lixiviacion en pilas
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LIXIVIACION EN PILAS
NOMBRE : JUAN ANDRADE PIZARRO
MIGUEL DIAS
NIVEL : NiveII
ASIGNATURA : METALURGIA
CARRERA : Ing. Civil en Minas
UNIVERSIDAD : Universidad de Aconcagua
FECHA : 13 enero 2013
indice
Introduccion
Es una etapa fundamental en el proceso, que involucra la disolución del metal a recuperar
desde una materia prima sólida, en una solución acuosa mediante la acción de agentes químicos. Esta
transferencia del metal hacia la fase acuosa, permite la separación del metal contenida en la fase sólida
de sus acompañantes no solubles. En la hidrometalurgia del cobre dada su variedad de sustancias
sólidas que contienen cobre factibles de beneficiar por lixiviación, complican la extensión de los
fundamentos del sistema lixiviante (sólido – agente – extractante – métodos).
La minería a partir de soluciones o Hidrometalurgia se define como las formas de recuperación
de un metal o compuesto desde su mena por medio de una solución que fluye disolviendo las
especies de interés desde la roca, esto es aplicable tanto para minerales lixiviables como para
minerales que requieren de reacciones químicas, aguas de descartes y soluciones de formación
natural.
Algunos minerales se lixivian en forma natural, formando soluciones ricas las que son llamadas Aguas
de Mina, la recuperación de estas soluciones representa las primeras aplicaciones de la
Hidrometalurgia.
La Hidrometalurgia es un campo interdisciplinario que comprende la geología, química,
hidrología, metalurgia extractiva, minería, ingeniería de procesos y economía. Algunos de los factores
que se han de considerar en un proyecto hidrometalúrgico son:
1. La química de lixiviación
2. La química de la roca (ganga)
3. Los flujos de solución en el mineral (precolación)
4. Espacio libre en el mineral para permitir el paso de la solución
5. Porosidad de la roca
6. Transporte desde el interior de la roca a el flujo (difusión química)
7. Tecnología de recuperación del metal/mineral
8. Impacto ambiental
9. Perdida de soluciones
10. Química de la solución rica
11. Balance de agua
12. Manejo de soluciones (piscinas, bombeo, riego, colección, etc.).
Actualmente los solventes de interés comercial son en base de agua, por lo que se hablara de
las soluciones de lixiviación como del sistemas acuosos.
La lixiviac ión de minerales se puede separar en dos grandes grupos, la lixiviación In situ, que
trata un yacimiento s in moverlo del lugar y de superficie, la cual se basa en la extracción del
mineral utilizando métodos de minería tradicional seguido de reducción de tamaño, preparación
del mineral o no, antes de ser contactado con la solución lixiviante.
La operación de lixiviación y recolec ción de las soluciones, esta asociada a una operación de separación
del metal/mineral desde las soluciones, realizada usualmente en el entorno del cuerpo
mineralizado, las soluciones generadas en la lixiviación son conocidas como “Pregnant Leach
Solution” o PLS, en tantoel flujo que retorna a la lixiviación se conoc e como solución Refino, es decir,
es un circuito cerrado.
Que es la lixiviación
Consideremos un sis tema de lixiviación simple y un par de experimentos cuyos resultados son
de fácil entendimiento, el sistema es un evento al que todos estamos familiarizados, disolución de
azúcar en una tasa de café, el s istema es simple porque:
a) La solubilidad del azúcar en agua es alta e ilimitada, con lo que respecta a una cucharada en
una tasa.
b) No hay reacciones químicas con otros solutos
c) No hay interferencia de sólidos
Que pasa si ponemos azúcar a la forma de azúcar flor, azúcar granulada o un cubo de azúc ar en
una tasa de agua?, que pas a si calentamos el agua?, y s i agitamos con una cuchara? Las respuestas
son obvias, basado en nuestra experiencia personal podemos inducir que es te comportamiento
es similar en la lixiviación de un mineral. Clasificación de las Reacciones de Lixiviación.
Las reacciones de lixiviación s e pueden clasificar de acuerdo al medio que solubiliza el metal de
interés.
1. Disolución de sales o neutra: Hay sales que se separan en sus iones por contacto con la fase líquida.
2 . Disolución ácida. Se requiere de un proveer protones (H+) para realizar la lixiviación.
3 . Disolución alcalina. El ión (OH-) es el agente activo para metales que forman complejos solubles.
4. Intercambio básico. Este tipo de reacción produce un sólido cuyo Kps es menor que el Kps del
reactante.
5. Lixiviación con formac ión de complejos . El lixiviante forma complejos solubles con el metal de
interés.
6. Lixiviación con oxidación direc ta. El agente lixiviante es un oxidante, un compuesto ávido de
electrones.
7. Lixiviación ácida c on oxidación. La lixiviación ácida es posible, después de una oxidación.
8 . Lixiviación con oxidación y formación de complejos. En este caso los productos de oxidación
no son
solubles o no son estables a menos que exista un agente complejante.
9. Lixiviación con reducción. Existen algunos compuestos que son solubles en sus estados de
oxidación
inferiores y por lo tanto serán solubles bajo condiciones reductoras.. .
Reactivos de Lixiviación.
Para que ocurra la lixiviación, debe emplearse un reactivo, llamado lixiviante, cuyo objetivo es
solubilizar en el medio acuoso el metal que se quiere recuperar.
Factores que debe cumplir un buen lix iviante:
1. Habilidad para disolver el metal de interés (¿qué tan rápido disuelve al metal?, ¿hasta qué grado?).
2. Selectividad (¿qué pasa con los elementos indeseables?).
3. Compatibilidad de las soluciones obtenidas con las operaciones siguientes.
4. Propiedades no corrosivas (materiales de construc ción).
5. Facilidad de regenerar o reciclar el reactivo lixiviante.
6. Disponibilidad y costo.
7. Grado de toxicidad.
Los reactivos lixiviantes más comunes son los siguientes:
Ácidos Básicos Complejantes Oxidantes Reductores
Sulfúrico Hidróxido de sodio Sulfato de amonio Cloruro férrico Anhídrido sulfuroso
Clorhídrico Carbonato de sodio Cianuro de sodio Sulfato férrico Hidrógeno
Nítrico Amoníaco Cloruro de sodio Hipocloríto de sodio Ácido sulfhídric o
Sulfuroso Carbonato de amonio Tiourea Peróxido de hidrógeno
Aire (oxígeno)
La Hidrometalurgia en la historia
A diferencia de la pirometalúrgia, la cual, fue desarrollada durante la edad de los Metales (4000 y
3000 A.C). La Hidrometalurgia no fue conocida, ni registrada, sino hasta bastante más tarde.
Las primeras aplicaciones de la Hidrometaturgia fueron realizadas en China, durante la dinastía Han
(5ª dinastía, años 117 al 122 A.C.) Liu-An, rey de Huainan, en su libro Huainancius, reportaba la
transformación del fierro en cobre metálico al poner en contacto fierro metálico con chalcantita Cu2 +
+ Feº Cuº + Fe2+ , , s in embargo, la cementación, como proceso industrial, solo fue aplicada
durante los siglos VIl y VIll D.C., mediante el tratamiento de vertientes de aguas ácidas que eran
producidas por la oxidación natural o inducida de minerales sulfurados de cobre. El metal era
obtenido por la oxidación in-situ de minerales de cobre, las cuales surgían en forma de vertientes
conteniendo sulfato de cobre, el que al saturarse precipitaba como chalcantita, este proceso recibió
el nombre de cobre-hiel, dado el sabor amargo del sulfato.
En Occidente, no fue hasta el Siglo VIl que los alquimistas se apasionaron con la transmutación del
fierro en cobre al poner en contacto el vitriolo azul (una solución de sulfato de cobre) con algún trozo
de fierro, . El descubrimiento en el Siglo VIII, por parte de Jabir lbn el-Hayyan (720-813), del agua regia,
(mezcla de HCl y HNO3 ) único solvente capaz de disolver el oro, marca el inicio de la Hidrometalurgia
actual. En el Siglo XVI, la extracción de cobre por métodos líquidos recibió alguna atención. Así, la
lixiviación en pilas fue us ada en las montañas de Hartz, en Alemania, y en las minas de Río Tinto, en
España. En estas operaciones los minerales de pirita conteniendo sulfuros de cobre se apilaban al
aire libre, donde se dejaban oxidar expuestos a la acción de la lluvia, del aire y la intervención
natural de bacterias. Las soluciones de sulfato se recogían en la base de las pilas y se
precipitaba el cobre usando chatarra de fierro. Este proceso de precipitación recibió desde ese
entonces el nombre castellano de cementación, que le es asignado hasta hoy.
En el Siglo XVIII, la producción de potasa en Québec para la industria de jabón y vidrio, se
realizaba lixiviando con agua las cenizas de los hornos de leña y de la quema de bosques, las cenizas se
agitaban con agua, se filtraban, y luego se evaporaban hasta sequedad para producir la potasa.
Se estima que para lograr 1 ton de potasa era necesario quemar alrededor de 1 hectárea de bosques .
El año 1887 se puede señalar como el nacimiento de la Hidrometalurgia industrial moderna,
cuando simultáneamente se inventaron dos procesos de gran relevanc ia.
1. El proceso de cianuración de oro, desarrollado por John Stewart Mac Arthur y los hermanos
Robert y William Forrest. Consistía en la disolución del oro des de minerales de baja ley con una
solución alcalina diluida de c ianuro de sodio, seguidamente el oro es precipitado por cementación con
zinc.
2. El proceso inventado por Karl Joseph Bayer para la producción de un precipitado cristalino y puro
de AI(OH)3 , mediante la lixiviación alcalina en caliente de bauxita. De las soluciones alcalinas
precipita el hidróxido en forma filtrable, el cual, después de ser lavado y sec ado, se calcina para
producir un Al2 03 puro. Este último es electrolizado en sales fundidas para producir aluminio
metálico.
A inicios del Siglo XX, los desarrollos en la producción de energía eléctrica permitieron
reemplazar la cementación con chatarra de Fe por la electrólisis de soluciones de lixiviación, efectuado
por primera vez en el mundo a escala industrial en Chuquicamata, Chile (1915). La síntesis del
amoníaco, NH3 , en Alemania, durante la I Guerra Mundial, permitió su uso en la forma de hidróxido
de amonio, NH4 (OH), en la lixiviación de cobre nativo, en el Distrito del Lago Superior, y de
minerales de malaquita/azurita, en Alask a (1916), de igual manera, la lixiviación ácida de zinc,
desde minerales oxidados. Década de los 40, el esfuerzo bélico para obtener el uranio que se
requería en el Proyecto Manhattan para la producción de la bomba atómica, permitió desarrollar a
nivel industrial los procesos de extracción por solventes y de intercambio iónico con resinas sólidas.
Década de los 50, se desarrollo la lixiviación amoniacal a presión de conc entrados sulfurados de
níquel y su recuperación por precipitación con gas hidrógeno, por Sherrit-Gordon, en Fort
Saskatchewan, Canadá, la aplicación de este proceso rápidamente se amplió, tanto en medio
ácido c omo alcalino, a los concentrados s ulfurados de otros metales como cobalto, zinc, cobre,
lateritas, concentrados mixtos muy difíciles de separar (Co/Ni, Co/Ni/Cu, etc.), y a minerales de
uranio y de tungsteno en los años 70 y de oro en los años 80.
Déc ada de los 60, se comenzó a entender el rol de las bacterias en la disoluc ión de algunos
minerales sulfurados particularmente de piritas FeS2 lo que potenció su aplicación en la lixiviación
de minerales de cobre considerados económicamente marginales, tanto in-situ como en botaderos en
Arizona, USA. Esta técnica fue posteriormente aplicada con provecho para la producción de uranio
en los años 70 y de oro desde minerales encapsulados con piritas en los años 80. En 1967, se pone
en marcha exitosamente la primera planta comercial de SX-EO para cobre, Bluebird, de la Ranchers
Exploration, en Arizona, usando LIX 64, el primer reactivo comercial para cobre.
Década de los 70, el des arrollaron de nuevos reactivos de extracción por s olventes para cobre, unida
a la electro-obtención, permitió la aplicación masiva de esta técnica. Inicialmente, se des tacan
proyectos en USA, Zambia y Perú. En este período se establecieron los mecanismos electroquímicos
que gobiernan la disolución de los sulfuros, esto permitió el desarrollo de tecnologías para el
tratamiento hidrometalúrgico de concentrados de cobre. Entre ellos se destacan: el proceso
ARBITER usando amoníaco y los procesos CYMETY CLEAR, ambos en ambiente clorhídrico probados a
es cala piloto por Cyprus y Duval.
Década de los 80, la aplicación de carbón activado, unida a la lixiviación en pilas con
aglomeración, potencian la producción de oro desde minerales de baja ley, asimismo la aplicación de
oxidación previa permitió el tratamiento de minerales de oro considerados refractarios. Durante esta
década en la industria del cobre de USA se produce el fenómeno de conversión tecnológica de la
minería tradicional. Impulsada por altos costos debido que la industria minera estaba en una fase
de madurez, con sindicatos poderosos, enfrento las primeras regulaciones ambientales, además, se
produjo una baja de precios del cobre, lo cual hizo cerrar a la mayor parte de las operaciones
mineras. Varios productores desaparecieron, pero otros iniciaron una c onversión hacia operaciones
de lixiviación LX, principalmente en botaderos, seguida de SX y EO lo que les cambió de escenario
ambiental y el perfil de costos y así les permitió reabrir muchas de sus operac iones cerradas.
Estado Actual de la Hidrometalurgia del cobre en Chile
En Chile dada la enorme gravitación tanto en términos económicos como de volúmenes
producidos, hablar de desarrollo ligado a la Industria minera, significa inevitablemente referirse
al desarrollo de la minería del cobre. En relación con la Hidrometalurgia ocurre lo mismo y s i bien
puede resultar interesante el desarrollo de las técnicas hidrometalúrgic as en las industrias del
salitre, del yodo y del litio, como asimismo las usadas en la minería del oro, todas estas técnicas
están incluidas y representadas, en las tecnologías usadas por la Hidrometalurgia del cobre.
La Hidrometalurgia del cobre en Chile está basada en las tecnologías de lixiviación, extracción
por solventes y electro-obtenc ión (LX-SX-EO). Dichas técnicas, aunque se desarrollaron en épocas
diferentes y se han adoptado por separado y en diversas épocas de la historia de la metalurgia del
cobre, han alcanzado una avanzada etapa de desarrollo y madurez.
Desde la introducción de la lixiviación por percolación en bateas seguida de electro-obtención directa
en Chuquicamata, 1915 y Potrerillos, 1928, se ha recorrido un largo camino. Otras faenas, como
Mantos Blancos y Sagasca, utilizaron esta experienc ia en sus plantas construidas en 1961 y
1972, respectivamente. De todas ellas, en la actualidad sólo se mantienen operativas las bateas
de Mantos Blancos . En la industria del salitre (fines del Siglo XIX) también se ha operado con
bateas, conoc idas como cachuchos, procesos Shanks y Guggenheim, solamente las plantas de María
Elena y de Pedro de Valdivia siguen operando.
Para el cobre, se uso inicialmente la lixiviación en bateas, el cobre era recuperado c omo
cemento de cobre. Esta tecnología se ha usado en diversas instalaciones de la pequeña minería
del cobre y, principalmente, en las plantas regionales de la Empresa Nac ional de Minería (ENAMI).
Este producto si bien se trata de un precipitado de muy alta ley, con 75 a 85% de cobre
requiere, de un tratamiento de fundición y refinac ión que aumenta los costos y, generalmente, los
torna prohibitivos.
Otra aplicación, usada con minerales de altas leyes, es la lixiviación por agitación con lavado en
contracorriente, seguida de cementación con chatarra, a fines de los 60 e inicios de los 70, este
proceso en la minería del cobre ha sido utilizado hasta fines de los 80, las plantas de agitación
de Carolina de Michilla, Ojancos, ENAMI-Taltal y ENAMI-Vallenar. No obstante, todavía hoy en
Mantos Blancos se continúa lixiviado por agitación las especies oxidadas de cobre contenidas en
los concentrados del circuito de flotación de óxidos, como un complemento al circuito principal de
lixiviación de minerales en
bateas. En la metalurgia del oro son numerosas las plantas que usan la lixiviación por agitac ión,
seguida de lavado o filtrado en contracorriente, para tratar minerales de mayor ley y para
concentrados , como es el caso de El Peñón, La Coipa, CanCan y El Indio.
Con la invención del proceso de aglomeración-curado seguido de lixiviación en pilas, proceso TL,
permite la puesta en marcha de la mina Lo Aguirre, de la Soc iedad Minera Pudahuel, en 1980, este
proceso ha permitido la explotación de minerales de leyes bajas: desde 1,8% de Lo Aguirre, en
1980, a leyes menores que 0,5% como ocurre actualmente en El Abra, Radomiro Tomic y Lomas
Bayas. La técnica de aglomerac ión y lixiviación en pilas, con cal, cemento y soluciones de cianuro s e
ha usado, para la recuperación de oro y plata. Mediante este proceso se han tratado minerales
de baja ley, alcanzando inc luso leyes de oro inferiores a 1 gramo por tonelada, San Cristóbal,
Antofagasta, y de Refugio, en Maricunga, y el proyecto de Cerro Casale, también ubicado en el
distrito de Maricunga, antiguos relaves, como fue el caso del retratamiento de los relaves de
flotación de Mantos de Punitaqui, por Minera Tamaya, a partir de 1988. De manera similar, en la
minería del salitre y del yodo, la lixiviación en pilas se desarrolla desde inicios de los años 90.
La incorporación de extracción por solventes para cobre en la planta piloto de Chuquicamata,
1970 es seguida por la puesta en marcha de Lo Aguirre, 1980, la cual es la primera aplicación
comercialde extracción por solventes en Chile.
Otras aplicaciones de la extracción por solvente en Chile son:
1- La planta de SX-EO en 1984.de El Teniente, trata las aguas que percolan por la lixiviación in-situ en el
cráter de la explotación, producto del pas o de aguas de des hielo, produce soluciones con 1 a 1,5
g/l Cu, pero altamente variables en concentración y caudal según la estación.
2- La planta SX-EO del Proyecto Ripios de Chuquicamata en 1987, lixiviación en botadero de los
ripios de lixiviación en bateas de Chuquicamata, los que, unidos a las soluciones de las bateas
cargadas con mineral fresco, dan una alimentación media a SX de 10 a 12 g/l Cu, s e constituye
en una de las operaciones de SX con las soluciones de mayor concentración en el mundo.
3- La Lixiviación Bacterial TL-SX-EO de sulfuros de cobre en Lo Aguirre, es la primera LX bacterial
de minerales frescos, 1985, se trata del tratamiento sec undario (mediante lixiviación bacteriana) de los
ripios con contenidos de cobre sulfurado remanentes de la lix iviación TL primaria, efec tuada
químicamente sobre los minerales principalmente oxidados y mixtos de cobre que caracterizaron la
operación inic ial del yacimiento Lo Aguirre, gradualmente la alimentación fresca de minerales
desde la mina se fue tornando cada v ez más alta en sulfuros, hasta hacerse insignific antes los c
ontenidos de óxidos ya desde 1987, con lo cual, a partir de ese momento, la lixiviación pasó a ser
únicamente bacterial. Hacia fines de los años 80 e inicios de los 90, debido a un aumento en
los precios del cobre, al agotamiento de las más altas leyes en los minerales , a los mayores
cos tos asociados a los procesos tradicionales, a la creciente preocupación por el ambiente y a la
llegada de inversionistas extranjeros, es posible apreciar un significativo cambio en la tendencia,
surgiendo un gran número de proyectos para cobre susceptibles de aprovechar las técnicas de LX-
SX-EO.
Desde entonces se han estudiado, a nivel piloto y en el propio lugar de cada proyecto,
numerosas variaciones del sistema, como son la recuperación de cobre desde minerales exóticos
y refractarios, alimentación sólo de sulfuros, tratamiento de minerales de leyes extremadamente
bajas, uso exclusivo de agua de mar, trabajo a gran altura sobre el nivel del mar, trabajo bajo
condiciones climáticas muy adversas, etc., manteniéndose en todos los casos las características
propias del proceso: bajos costos operacionales, simplic idad del proceso, buena compatibilidad con
el ambiente y alta calidad del producto, en la generalidad de los casos, en la forma de cátodos de alta
calidad, según normas BSI y ASTM. La primera inversión de esta serie corresponde al Proyecto
Lince, perteneciente a la asociación entre Outokumpu, y Minera Michilla. Esta aplicación tiene la
particularidad de ser la primera operación en el mundo que utilizó agua de mar para la lixiviación,
para la obtención de cátodos de alta calidad vía LX-SX-EO. Su producción se encuentra inscrita y ac
eptada en el London Metal Exchange (LME) y es reconocida por la calidad de sus cátodos. Su inicio de
operaciones fue en 1991 y se expandió al doble en 1995. Posteriormente, surgen otros proyectos como
Cerro Colorado en 1993 (con dos expansiones en 96 y 98) y Quebrada Blanca, en 1994, este último
ubicado a gran altitud (4.300 m s.n.m.) y con el desafío de implementar la lixiviación bacterial
en condiciones climáticas adversas, El Abra, en 1996, la mayor operación en el mundo de este tipo
construida como una sola unidad: 225.000 ton/año de cátodos, entre muchos otros.
Lixiviación en pilas
La lixiviación en pilas,.se aplica a minerales de cobre, uranio, oro y plata de baja ley, que no
presentan problemas de extracción. La aplicación de lixiviación en pilas en el tratamiento de
óxidos de cobre es conocido desde 1752, sin embargo, su aplicación en el tratamiento de minerales
preciosos comienza sólo en 1967, con los trabajos desarrollados en el U.S. Burean of Mines. A
diferencia de los botaderos, en este caso el mineral tiene una mayor ley y, por lo tanto,
económicamente paga por un tratamiento de una planta de chancado, tipo sec undario y/o terciario.
Cuando se usa una granulometría más fina, por ejemplo, después de un chancado terciario en
circuito cerrado con 100% -3/8” de pulgada, como en Quebrada Blanca, o 100% -1/4” como es el
caso de Lo Aguirre entonces se hace recomendable el aglomerado para mejorar la permeabilidad del
lecho del mineral, adicionalmente la aglomeración agrega ácido concentrado, para efectuar el curado
ácido. Con este método se logra también inhibir la disolución de algunas especies indeseables como el
aluminio y la sílice (SiO2)
Para determinar la factibilidad de la aplicac ión de la lixiviac ión en pilas a un mineral particular se
deben realizar pruebas a escala de laboratorio y piloto. Usualmente se recomiendan tres tests:
a) Pruebas de agitación con muestras de aproximadamente 500 grs. de mineral finamente
molido, las que indican la máxima recuperación posible y el consumo aproximado de reactivos.
(Pruebas de botella).
b) Pruebas en columna de laboratorio, con muestras de 10 a 20 kg de mineral, que permiten
determinar efectos de granulometría y una mejor aproximación a los valores reales de
recuperación y consumo de reactivos,
c) Finalmente una prueba a nivel piloto con algunas toneladas de mineral, permite controlar los
parámetros metalúrgicos y establecer además la compactación y porosidad de la pila. Con lo
anterior, es posible determinar la aplicabilidad del método tanto en términos técnicos como
económicos.
Figura 26 Esquema general de lixiviacion en pilas
Una ventaja importante de la lixiviación en pilas, es su flexibilidad. Puede ser aplicada a minerales ROM,
chancados, e incluso a relaves y materiales relativamente finos. La planta puede ser bastante simple
con baja inversión de capital, puede incluir chancado, aglomeración, uso cíclico de canchas, etc. El
tamaño de la operación puede variar desde canchas con capacidad de cientos de toneladas hasta
más de un millón de toneladas. En la Figura 26 se muestra un esquema típico de una operación de
lixiviación en pilas.
Preparación del mineral
Las pruebas de laboratorio permiten determinar el grado de molienda y la altura de la pila más
adecuados para cada caso particular. Normalmente el mineral no requiere ningún
pretratamiento, sin embargo en aquellos casos en que el mineral es muy fino o contiene muchas
lamas, la permeabilidad de la pila puede verse seriamente reducida y/o pueden producirse
canalizaciones por los cuales fluya la
solución, dejando zonas muertas, no irrigadas y por tanto s e produce una dis minución de la
recuperación. En casos extremos la pila puede llegar a sellarse totalmente.
Figura 27 Carguio de pila
Como se muestra en la Figura 27, cuando el mineral presenta una distribución de tamaños de
partículas, incluidas partículas muy pequeñas, dependiendo de la forma de construcción de la pila,
se puede producir segregación, generando zonas de diferente permeabilidad. De esta manera, la
solución pas aría solamente a través de las zonas de mineral grueso. Para corregir estas deficiencias,
el mineral debe ser aglomerado con agua o con algún agente aglomerante, como por ejemplo cal
o cemento (lixiviación alcalina); en las lixiviaciones ácidas se aglomera con ácido sulfúrico
concentrado dosificándolo de tal modo que solo humecte al mineral.
Hay operaciones que agregan el agua y el ácido directamente sobre el mineral en una correa, cuando
la cantidad de finos es limitada o el material es grues o (Zaldivar, RT)
Para lograr una buena mezcla y aglomerar en forma homogénea las partículas más finas en torno a
las más gruesas. se logra en forma eficiente si se establece una rotación de las partículas húmedas en
tomo a sí mismas, lo que permite a las fuerzas cohes ivas de tens ión superficial mantener a las
partículas unidas entre sí, facilitando su transporte y apilamiento.
Una vez formada la pila de lixiviación, s e observa que el lecho conserva una alta permeabilidad,
líquida y gaseosa, c orrespondientes al producto poroso originalmente formado durante la
aglomeración.
En ese punto, se inicia a lixiviación propiamente tal, mediante riego por aspersión o goteo, el cual, si
bien aumenta la cantidad de líquido disponible en torno a las partículas individuales, continúa
manteniéndolas en su sitio, pero ahora cohesionadas en el estado conocido como capilar Esto es
siempre y cuando se trate de un riego de carácter no-inundado, ya que si se exceden los límites de
líquido correspondientes a dicho estado capilar, se produce una suspensión sólido/líquido, en ese
momento, ya no hay fuerzas para mantener las partículas en su sitio, los finos se desplazan
ocupando espacios entre las partículas mayores y, de existir arcillas, ambos factores cumplen
un rol sellante, lo que conduce a un lecho inundado. Los estados de cohesión que describen la
formación de aglomerados mediante puentes líquidos, ligados por fuerzas de tensión superficial,
así como una repres entación esquemática de un conjunto de glómeros formando parte de un lec
ho poros o, antes y durante la lixiviación propiamente tal.
El mejor equipo para lograr estos dos efectos, de mezc la y de aglomeración, es el tambor
aglomerador. Éste consiste en un cilindro metálico, revestido interiormente con neopreno o goma
antiác ida, provisto de levantadores para lograr el rodado de la carga, e incluyendo las tuberías
perforadas para el suministro del agua, para humedecer el mineral y para el suministro del ácido
concentrado. Figura 28 se presenta el silo y de los tambor aglomeradores.
Figura 28 Tambor aglomerador de la planta de oxido de Escondida
El agua y parte del ácido se puede remplazar por s oluciones de refino de la planta de
extracción por solventes y/o la purga de electrolito de la electro-obtención. En estos casos debe
cuidarse de evitar que de orgánico atrapado por arrastre, ingresen al tambor, pues se degrada
con el ácido concentrado y termina por contaminar todo el circuito de SX. Para evitar este
efecto, previamente a su ingreso al tambor, las soluciones pobres deben ser tratadas por algún
medio filtrante, como una columna de carbón activado.
Esta secuencia combinada de operación en que la lixiviación en pilas, se realiza sobre un
mineral finamente chancado, aglomerado con agua y curado con ácido concentrado, se conoce como
Proceso de Lixiviación TL y su uso se ha generalizado para el tratamiento de minerales de cobre
sean oxidados o sulfurados. La primera operación comercial usando este proceso fue la mina de
Lo Aguirre, de Minera Pudahuel, que operó desde 1980 y hasta el año 2000. Para el tratamiento de
los minerales de oro también se usan pilas de lix iviación, con similares métodos de aglomeración, en
estos casos también s e realiza un acondicionamiento y aglomeración previautilizando, agua con cal y
frecuentemente cemento. De esta manera, se acondiciona el lecho en ph alcalino y se
proporciona una excelente permeabilidad, incluso para el tratamiento en pilas de granulometrías
muy finas como s on los relaves de flotación. Después de fraguar la cal y el cemento, se
termina de proporcionar una excelente rigidez a los aglomerados ya que los puentes líquidos
son eventualmente reemplazados por puentes sólidos formados con el cemento que permite
inclus o el tránsito s obre ellos con equipos livianos. Permeabilidad del lec ho de mineral. Un factor
crítico en la percolación es la permeabilidad del lecho de mineral. La permeabilidad es
dependiente de la granulometría y distribución granulométríca del mineral y la forma de
carguío. La permeabilidad cambia durante la lixiviación dependiendo de las condiciones de operac ión.
El flujo a través de lechos porosos ha sido estudiado, aunque las ecuaciones teóricas, semi-empíricas
o empíricas propuestas , no permiten predecir exactamente la permeabilidad de un lecho de mineral. El
flujo a través de un lecho de percolación, sigue la forma general de la ecuación de Darcy :
Se ve aquí la importancia del tamaño de partículas y de la distribución granulométrica. Por ejemplo,
si e aumenta en un 25 % (de 0,4 a 0,5) tendremos que k aumenta en un factor de 2,6 (˜ 260 %). Ahora
bien, si la distribución de partículas es suficientemente amplia, los finos se introducirán dentro de los
intersticios de las partículas más gruesas, reduciendo los espacios vacíos y por lo tanto reduciendo la
porosidad e. Por otra parte, si la distribución de tamaño es estrec ha, (eliminando finos o
aglomerándolos) habrá más intersticios vac íos y por lo tanto subirá la porosidad.
k es proporcional a la esfericidad y al diámetro de la partícula, por lo tanto k aumentará al usar
partículas de mayor tamaño y lo más parecidas a esferas. Aquí deberá haber un compromiso pues
la velocidad de disolución disminuye para partículas gruesas. Es necesario notar también que el
flujo de solución a través del lecho, varía inversamente con la viscosidad del fluido. Debido a
que la viscosidad de la solución decrece apreciablemente con la temperatura, la velocidad de
disolución (proporcional a la veloc idad de flujo) aumentará con la temperatura por este efecto,
además del efecto de temperatura sobre k, la constante de veloc idad de reacción o de km, el
coeficiente de transferencia de masa. Las pilas se cargan habitualmente entre 2 y 11 metros de
altura, sobre un sustrato impermeable, normalmente protegido con una membrana de plástico
de tipo polietileno de alta densidad (HDPE), de baja densidad (LDPE), de muy baja densidad (VLDPE)
o de cloruro de polivinilo (PVC), que puede tener desde 0,1 a 1,5 mm de espesor según las exigencias
de cada aplicación. Para ayudar a la recolec ción de las soluciones se usan cañerías de drenaje
perforadas y canaletas abiertas . Las soluciones se distribuyen por medio de goteros, incluso
enterrados en los casos de condiciones climáticas extremas como las de Quebrada Blanca 4.400
msnm y temperaturas muy bajas o bien mediante aspersores (tipo wobblers o sprinklers )
dependiendo de la ev aporación y de la disponibilidad de agua de cada operación.
Figura 29 Pila Dinamica de RT
Las pilas pueden ser dinámicas, tipo on-off en las que el mineral se remueve, se envía a
botadero después de la lixiviación y la base de la pila se puede reutilizar, o bien pueden ser
permanentes, en que las nuevas pilas se cargan sobre las anteriores, aprovechando o no la
impermeabilización existente.
La configuración de una pila permanente puede tener cualquier geometría según las disponibilidades
de espacio. Sin embargo, cuando no hay restricciones topográficas, normalmente se usa una
configuración rectangular, en que una nueva capa solamente se podrá colocar c uando haya
concluido la lixiviación de la capa inferior que se debe c ubrir. Para las pilas de tipo dinámico se puede
elegir cualquier configuración aceptable para la operac ión de los equipos de carga y descarga,
pero generalmente se prefiere un rectángulo alargado. En el c aso particular de las operaciones
mayores , se ha preferido una configuración rectangular doble (dos rectángulos paralélelos y
adyacentes) con semicírculos en los extremos, que es donde se deja la pista de giro de los
equipos de carguío y de descarga, en la Figura 29 se muestra las pilas dinámicas de RT.
Para el carguío se utiliza una variedad de sistemas según el tamaño de las instalaciones de cada
faena. Así, para faenas más pequeñas, desde unas 300 a 2.000 ton/día (Dos Amigos y Punta del Cobre)
y hasta 5 y 10.000 ton/día (Quebrada M, Damiana, Lince) se usan sistemas de camiones y apiladores
de c orrea autopropulsados, evitando el uso de cargadores frontales, ya que destruyen los
aglomerados. Es te sistema de carguío se puede aplicar tanto al esquema de pilas dinámicas como al
de pilas permanentes, en la Figura 30, se aprec ia la operación de carguío de una pila de pequeña
envergadura de Michilla por medio de un apilador autopropulsado.
Figura 30 Cargio de pila con apilador movil autopropulsado (Michilla)
En faenas mayores, desde 10.000 y hasta 50.000 ton/día (Manto verde, Cerro Colorado y
Quebrada Blanca, Minera Escondida) se usan correas móviles también conocidas como grasshoppers
que terminan en un apilador de correa. o stacker. En este caso la operac ión puede ser con
pilas dinámicas o permanentes. En la Figura 32, se observa la operación de este sistema de carguío de
pilas y, en la Figura 31, se muestra una foto de acercamiento que detalla la c onexión articulada entre
las correas móviles de la operación de las pilas de Minera Escondida.
Figura 31 Sistema de corres moviles
Figura 32Esquema de carguio de pila
Sin embargo, para faenas, como El Abra y Radomiro Tomic, se prefieren complejos sistemas Apiladores
sobre orugas, alimentados con correas transportadoras estacionarias y móviles. Cuando se
requiere remover el material ya lixiviado desde las pilas, por ser un sistema de pilas dinámicas,
normalmente se utilizan recolec tores tipo pala de rueda con capachos, conocidas c omo rotopala.
En estos casos mayores, se ha preferido en general el sistema de canchas de lixiviación dinámicas por
el excesivo tonelaje de mineral, que obligaría a un complicado movimiento permanente de
avance de las correas alimentadoras, si se quisiera operaren pilas permanentes con avance
continuo. Sin embargo, en Zaldivar y en el proyecto de Ripios Aglomerados de Chuquicamata, estos
equipos han operado con una pila de tipo permanente y por consiguiente, no han requerido instalar
el sistema recolectar de la rotopala.
Figura 33 Apilador radia de Escondida
Para la lixiviación en pilas, el tiempo de tratamiento es, en general, de varios meses, de acuerdo
con el tipo de mineral tratado, sus leyes y la granulometría que se utilice. Figura 33, se muestra
una foto del sistema apilador usado en Escondida y en la Figura 34, se aprecia la rotopala de la
planta de lixiviación de la Compañía Minera Zaldívar.
Figura 34 Rotopala de CMZ
