"Proyecto Hldrometalurgico de Gorocoro"

GONSORCIO PROMINSAC PLASTENORT SRL

PI¡I|TA DE CATODOS

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CONSIDERACIONES TEORICAS EN LIXIVIACION

ANTECEDENTES

Los procesos hidrometalúrgicos dese-: :=¿- : : . - : - : - ' : - ^=-=i lmnnr ianta an

la metalurgia extract iva. Su apl ica: :^ : ' -s: . : . : - ' : : - r : : - - i :=- : : :s ' -=^:e a ics métodostradic ionales de f lotación y proces:s : - : -3: ¡ : r r r i : - , - : :s : - : : : :3-3s -encronarfa ausencia de contaminación e 'T= ¿^' .2 :s : : :¿: 3 ¿ -=- =-: : : : , .=s :3-c -^ :a o costode operación, no requiere l -a- :=s :¿-: : ,3: . .s :e : : : - : - -<: : : - : e ' JC t 'a^spcr iescompl icados de minerai s3 -3:- : - : -É-:- : . :s- : : : -*3-s:^ '?a, cc^: ; ' - l : , / n ia) ,orf lexibi l idad en los proces:s - , : : : -=: . - - : :

La hidfometalúrgra r- : : : - -3 =-, : >- : - =*: , - =- = - ' . ' : : -3: on c je l proceso de cianuración,en 1889, pata rea-==--=' =r:- : i , : '= =a -* ' ,=s : , : : - :s [ -as aci¡caclones exper¡mentaron ungran aumenic :=s:- .s :É : * l -Frr . : : :+-= --^3 al . por el desarrol lo de l ix iv iación apresión. prec 3:¿: - - 3 r-= 's, - , - - i ' :1-- : ¡ - : - :^ 3c _, extracción por solventes. A mediadosdel s ig lo X\ -= - a-=-¿' . i=; ,? :És:- : :=: - ¡ papel importante en producción dealumin a ==:- :s: ¡ -3-r- - r - r t - t -€ :ac 'e cobal to, oro, p lata, wol f ramio, mol ibdeno yoircs -3:=: : -=-: ?- : : 3: :¿: : = : -3 ' : :s minerales oxidados pr imarios de uranio. La

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=- :fl-- r--{r231:r-es cie data posterior, la recuperación del cobre se realiza por:-=trEir3:--i- ::- SC2 y posteriormente con chatarra de fierro en la segunda. También en: l=== i : - - : -a, a igunos desarrol los interesantes de l ix iv iación por agi tación y lavado

=- :::-T?:.:-:-:3 seguida de recuperación de cobre con chahrra de fierro en plantas

-- =s; . : : . - - :e '1 i sUrge como innovación la Lix iv iación en Pi las, y la SX

FJTTDAIdIENTOS DE LA HIDROMETALURGIA

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La hidrometalúrgia estudia el conjunto de procesos que emplean reacciones químicas ensoluciones acuosas para la extracción de metales a partir de sus minerales yconcentrados. Estas reacciones químicas pueden ser efectuadas mediante agentesquímicos ácidos o básicos, y agentes bacteriales, con los nombres de l ixiviación ácida,l ixiviación alcalina, l ixiviación neutra y l ixiviación bacteriana. La hidrometalúrgia tambiénemplea métodos electroquímicos, como la electrooxidación. electrodepositación yelectrorefinación. La extracción por solventes, el intercambio ionico y la adsorción concarbón activado son procesos que pertenecen a la hidrometalúrgia.

Los procesos hidro metalúrgicos han sufrido un gran desarrollo con la incorporación detecnologías de lixiviación en botaderos, en pilas e in-situ para minerales de cobre.Además sé prevee el desarrollo de la lixiviación de concentrados de cobre como lapróxima etapa a consolidar. Esto se ha debido principalmente al desarrollo comercial delproceso SX-EW desde el año 1968. Constan en general de las siguientes etapas:

. Disolución de cobre por: lixiviación.

. Purificación-concentración de solución, por precipitación-intercambio iónico-SX.

. Obtención del metal por EW, electro refinación o reducción con hidrógeno.

Los procesos hidro metalúrgicos involucran soluciones acuosas en las cuales los valoresmetálicos son lixiviados a partir de minerales, y luego precipitados como metales despuésque las soluciones hayan sido purificadas. Las etapas directamente concernientes a laseparación del metal valioso de los otros metales y de las impurezas del mineral tienenque ver además con procesos de oxido-reducción. La físico química esta relacionada a lainteracción entre soluciones y los sólidos. Las reacciones químicas que se efectúan enlos procesos hidrometalúrgicos están gobernadas por dos factores:

Factores termodinámicos, donde se consideran las condiciones de equilibrio y marchadel equilibrio a partir de las condiciones del proceso. Los factores termodinámicos sonutilizados para predecir como va a cambiar el equilibrio de un sistema cuando sé variala temperatura, presión, pH concentración, etc.

Factores cinéticos, donde se considera la velocidad de reacción y los mecanismos dela reacción, mediante los cuales la solución y los sólidos se acercan al equil ibrio. Sonlos que determinan, si se puede efectuar, las reacciones, particularmente de lalixiviación, aun cuando sean posibles o favorables desde el punto de vistatermodinámico. La lixiviación y precipitación involucran reacciones heterogéneas, lascuales ocurren en la fase sólido-líquido. La velocidad de reacción depende del tamañode las partículas, concentración, temperatura y grado de agitación.

Es conveniente estudiar los equil ibrios solución-sólido en términos de diagramaspotencial-pH que muestran las relaciones de equilibrio para sistemas acuososdetem¡inados por cálculos termodinámicos para las reacciones de hidrólisis y reaccionesóndo+ed.¡cdon pa ra descri bir sistemas h i drometa | ú g icos.

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En gernral la lixiviación es la disolución de materiales solubles mediante un disolventefsirb a partir de la mezcla de ellos con un sólido insoluble. Es una operación deseprac¡ón industrial basada en una transferencia de masa. El disolvente puede ser agua,rna solución química o un disolvente orgánico. En el caso de la extracción de metales apatir de sus minerales, es una lixiviación metalúrgica, que es la disolución selecliva dernetales solubles mediante un solvente líquido para separarlo de las im¡.rrezas delmineral. La lixiviación se puede hacer en medio oxidante, neutro o reductor. Pan'a ladisolución de metales se tienen los siguientes sistemas:

o Lixiviación ácida - Comprende la lixiviación con ácido sulfúrico concentrado, lixiviacioncon ácido sulfúrico diluido y oxígeno, lixiviación con ácido clorhídrico, lixiviación conácido nítrico, lixiviación férrica, lixiviación con tiurea.

. Lixiviación alcalina - Comprende la lixiviación amoniacal, lixiviación con hidróxido desodio, lixiviación con cianuro de sodio, lixiviación con sulfuro de sodio, etc.

. Lixiviación neutra - Con tiosulfato de sodio y lixiviación con cloro gaseoso.

. Lixiviación por electrooxidación.

. Lixiviación oxidante con oxígeno a presión en autoclaves.

. Lixiviación bacteriana o Lixiviación férrica combinada con lixiviación bacteriana.

La lixiviación se puede aplicar fácilmente a distintos tipos de minerales oxidados y conayuda bacterial a minerales sulfurados de enriquecimiento secundario. Pueden tratarseminerales, relaves o concentrados. En el caso de minerales cuya aplicación esmayoritaria, las operaciones de lixiviación ocurren en bateas, botaderos, pilas o in-situ.En el caso de relaves y concentrados, estas se llevan a.cabo normalmente por agitación.

En el.caso de los óxidos, la lixiviación se aplica a minerales de fácil disolución como:malaquita(Cu2CO3(OH)2), azurita(Cu3{CO3)2(OH)2), tenonta(CuO) y crisocola(CuSi03).

Una reacción típica de disolución es: C'.r2COO(OH)Z + 2H2SO4 = 2 CuSO4 + CO2+ 3H2OTambién se aplica a cobre nativo u óxidos qr-e requiren oxidación como Cuprita (Cu2O).La reacción de disolución es: Cu2O+ H2SO4 +Fe2(SO4)3=2 GrSOf + t-l2O+2 FeSO4

PU RIFICACION Y CONCENTRACION

La purificación y concentracíón de las solrciones obtenidas en la lixiviación se hace pordecantación, filtración en filtros de aren€r, filtros prensa, de mangas u otros; porintercambio iónico; por extracción por solventes o mediante un reactivo químico.

RECUPERACION DE METALESLa recuperación de los valores metálicos de las soluciones se puede hacer porprecipitación química; por cementación con zinc, fierro u otro metal; porelectrodepositación, por cristalizaciín, por adsorción con carbón activado, precipítacióncon ácido sulfhídrico; precipitación con gases reductores como anhídrido sulfuroso,

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monóxido de carbono e hidrógeno abacferias, mohos u hongos.

reducción mediante microorganismos como

PROYECCIONES FUTURAS DE LA HIDROMETALURGIASe ha comprobado la enorme trascendencia en el crecimiento de la industria del cobre,que han tenido y seguirán teniendo, las tecnologías de lixiviación en pilas, extracción porsolventes y electroobtención. Las proyecciones ftfuras de la utilización de lahidrometalúrgia estarán orientados a aprovechar al máximo los recursos disponibles yademás a optimizar el proceso de lixiviación. Ejemplos de estos desanollos están ligadosa las siguientes áreas de interés y aplicación prioritaria:'

. Intensificación del uso de la lixiviación bacterial en pilas, incluyendo minerales mixtos,en los cuales los sulfuros sean del tipo calcosina, covelina y bornita.

. Lixiviación bacterial con soluciones de alto contenido de cloruro, ya sea por lxiviacrónde atacamita o por uso de agua de alto contenido de Cl.

. Lixiviación bacterial de minerales con alto contenido de calcopirita.

o Lixiviación en pilas de arenas de relaves, clasificadas en +65 mallas y aglomeradas.

o Lixiviación para procesar ripios y mineral alterado de difícil percolación.

. Aplicación generalizada de los métodos de lixiviación en pilas, seguidos por extracciónpor solventes y electroobtención, en operaciones mineras pequeñas.

. Se intensificaran las investigaciones y estudios para lograr la disolución de'cobre apartir de minerales sulfurados de calcopirita.

. Se harán mas corrientes las aplicaciones de tratamientos de concentrados deflotación, sea para su disolución parcial o total, en reemplazo de nuevas fundiciones.

El proceso hidrometalúrgico de lixiviación constituye una alternativa que paradeterminados tipos de minerales es la única posible de aplicar y que para otros mineralesresulta la más rentable y menos contaminante.

A pesar de que en la actualidad suele calificársele como la más moderna tecnología en la '

industria del cobre, el proceso de lixiviación data de tiempos inmemoriales puesto que seda en forma espontanea en la naturaleza, recién en los años 50 se descubrió la presenciade microorganismos en estos procesos de lixiviación natural.

El auge se debió a las restricciones ambientales en los años 60-70, la baja en el precio delcobre y la aparición del proceso de Extracción por Solventes como alternativa a laprecipitación con chatarra de fierro.

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En ttolix¡üación de sulfuros, durante los últimos años se han alcanzado significativosaportes tales como, metodologías para el monitoreo de bacterias, conocimiento fisiológicoy bioquímico de las bacterias y de su mecanismo de oxidación de minerales, importanciade la población bacteriana en los procesos de biolixiviación en pilas.

Los procesos de biolixiviación, participan activamente en la producción de cobre, ylixiviación bacterial aumentara a medida que los proyectos en operación, inicienexplotación de los sulfuros secundarios ( calcosina, covelina y bornita).

Aunque las ventajas que ofrecen los procesos hidrometalúrgicos superan en mucho a susdesventajas, estas existen y pueden resumirse en: Solo permiten recuperar cobre y no lossubproductos como el molibdeno, oro y plata; son lentos respecto a los procesospirometalúrgicos y debido a la generación de ácido, pueden provocar contaminación anivel de aguas y suelo en minas abandonadas cuando se realiza lixiviación In Situ.

A las muchas ventajas de la hidrometalúrgia, como la eliminación de las etapas demolienda y fusión, menores costos de inversión y operación, producción de cátodos dealta pureza, se agrega actualmente la posibilidad de utilizarla en el manejo del arsénico.Muchos minerales de cobre presentan altos contenidos de arsénico. El manejo delarsénico podría enfocarse por la vía hidrometalúrgica. Se trataría de disolver el arsénicocon el fin de extraerlo del mineral y luego precipitarlo con la ayuda de bacterias.

Ráemás se están reatizando estudios para la lixiviación de molibdeno y de concentradosde cobre y obtener cátodos semi industriales. Codelco-Chile realiza actualmente estudiosa nivel de Planta piloto de biolixiviación de concentrados de cobre de origen secundario yprimario, en base al proceso sudafticano llamado Biocop.

Otra investigación en desarrollo en Australia, esta realizando una lixiviación química deconcentrados que no requeriría de las etapas de extracción por solventes yelectroobtención. Este proceso llamado Intec anojaría como producto final cobre de altapureza en forma de polvo briquetado.

La ciencia y tecnología en la industria dd cobre tiene mucfro que mostrar aun. Unatendencia en este sentido se orienta al Hanier¡to hiüqnetalúrgico in situ, que ahonaríael gran costo que involucra el proceso de eúaccisr en m proyecro minero.

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METODOS DE LIXIVIACION

LIXIV¡ACION EN BATEAS

Fue uno de los primeros procesos de lixiviación desarrollados para suministrar solucionespara electro obtención directa, en la mayoría de los casos, a partir de minerales de altaley de cobre. Las plantas actuales son antiguas y es poco probable su aplicación ennuevos proyectos, ahora que la SX es una práctica estándar. Las bateas se cargannormalmente con mineral chancado a una granulometría fina; 13-10€ mm., después délo cual se hace circular solución en flujo ascendente. Hay varias bateas operando encontracorriente. En Mantos plancos, 10 bateas con 8 en operación, una en descarga yotra en carga. Cada una mide 20m x 20m x 7.3m y tiene una capacídad de 4.000toneladas. La solución de lixiviación tiene 14 gpl Cu, 17 gpl Cl, y 9 gpl H2SO4. El tiempode lixiviación es 60 horas/batea y(carga/lixiviaciór/lavado/descarga). Se usaChuquicamata.

LIXIVIACION POR AGITACION

el ciclo completo de 100 horasademás en La Cascada y Mina Sur en

La lixiviación por agitación es aplicable sólo a material finamente molido. ya sea mineral,relave, concentrado o calcinas de tostación. En algunas plantas se prooesan relavesfrescos y reciclados de antiguos tranques que se recuperan con soluc¡m refinobombeado a alta presión. Un porcentaje importante de la extraccim de cobre ocr¡ne en elsistema de bombeo y la solución rica es luego procesada por SE-EW. Otros procesoslixivian por agitación concentrados y relaves, para separar uranio-cobre, la soluqón ncaes clarificada y enviada a SX para remover uranio y.recuperar cobre. También para larecuperación de cobre desde una mata plomo/cobre, producido en la fusion deconcentrados de plomo. El proceso es una lixiviación oxidante a 85"C en medio sutfuricoclorurado, seguido de neutralización y SX-EW. La concentración de cloruro es 2G25 gpl yse mantiene por adición de NaCl y el pH es 1-2.

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Estos procesos se caracterizan por tener recuperaciones altas en tiempos cortos (80-90%en menos de 24 horas) y por ser intensivos en capital y costo de operación. Debido aesto último su aplicación en nuevos proyectos es poco probable.

LIXIVIACIÓT.¡ IT.¡ SITU MINAS ANTIGUAS

Hay algunas operaciones donde se está lixiviando materiales residuales en minas yatrabajadas por el método de hundimiento por bloques. El material ya fragmentado,producto de la explotación de la mina presenta buenas características de percolación. Laapficación de solución es similar ala usada en botaderos por aspersores o goteros en lasuperficie de la zona hundida. La colección de la solución emplea el sistema de drenajesubterráneo existente, dirigiéndolo hacia un pozo apropiado, desde donde se bombea ala superficie para su tratamiento. Una variación de este método se presenta en aquellasminas donde el contenido de cobre de las aguas de mina naturales es suficientementesignificativo para su recuperación económica. Para aumentar la recuperación ylovelocidad de extracción se riega solución ácida adicional sobre la superficie de la mina.

LIXIVIAC¡ON IN SITU MINERAL NO FRACTUR^ADO

En este proceso el yacimiento es perforado con una matriz de sondajes usando algunoscomo pozos de inyección de solución y otros como pozos de recuperación. No existefragmentación previa del mineral. La percolación de la solución se logra usandopresiones de alimentación muy altas y la creación de fisuras por el ataque ácido sobre laestructura de la roca. El uso comercial de este proceso está en una etapa primaria y laproducción de cobre es por lo tanto baja.

La atracción de este proceso es el bajo costo de operación al no haber actividad minera,excepto para proveer acceso al mineral. Sin embargo, en este tipo de lixiviación es difícilpredecir la cantidad de solución requerida para saturar una zona lixiviada y así el tiemporequerido antes de que la recuperación de la solución sea razonable y cercana a lapredicha. Existe siempre el riesgo de que la recuperación final de solución sea bajadebido a pérdidas de solución. Existe también el riesgo de que estas pÉrdidascontaminen acuíferos cercanos.

LIXIVIACION EN BOTADEROS

La lixiviación en botaderos es una operación que se realtza amontonando el míneralconvenientemente chancado sobre una gran superficie abierta de terrreno o en unacuenca natural o preconstruida, impermeabilizada, formando terrazas con grandesvolúmenes de mineral distribuido en toda su área, dejando explanadas apropiadas para eltránsito de camiones y para la instalación del sistema de riego. Los contornos de lacancha deben conducir la solución lixiviada a un valle angosto capaz de ser bloqueadofácilmente con un dique de terraplén, con el fin de poder almacenar grandes cantidadesde solución, asegurando capacidad de compensación y estabilidad del proceso. Desde4rí la solución es bombeada a la planta de recuperación de los valores metálicos.

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l-l¡a sito pradicada desde los comienzos de las operaciones hidrometalúrgicas de cobre.Las finsas plantas recuperaban cobre por cementación con chatarra de hierro desdesdrcines diluidas.

[a gran expansión en el número y escala de las operaciones de lixiviación en botaderosha sido posible gracias al desarrollo de SX-EW que ha permitido recuperar cobre a granescala a partir de soluciones de lixiviación. Ha sido c¡nfinada a regiones con yacimientosde cobre porfírico, procesando la mineralización oxidada y sulfurada en el materialmarginal que no ha sido alimentada ala planta concentradora.

En las plantas más antiguas se acumuló material de baja ley en grandes botaderos, sinprestar atención a un posible tratamiento posterior. Estos se ubicaron normalmente ensitios apropiados, sin considerar las condiciones de la superficie base. Estos botaderosse caracterizan por tener grandes alturas de material tratado en las primeras operacionesde hasta 150 m. En operaciones donde no se ha agregado nuevo material a losbotaderos aún se continúa lixiviando el material original.

En aquellas operaciones donde la mina produce nuevo mineral marginal, éste se agregaen botaderos ya existentes a alturas de 5-9 m, ya sea antiguos de gran altura o nuevosde baja altura, especialmente preparados. Después de completar el ciclo de lixiviación, lasuperficie, es ripiada a profundidades de 1 m varias veces antes de colocar una nuevacapa de rhaterial, cuya superficie es también ripiada antes de iniciar el ciclo de lixiviación.

En las regiones donde se aplica, el terreno se caracteriza generalmente por tener unasuperficie relativamente impermeable. En operaciones más recientes sin embargo ha sidonecesario efectuar una preparación de la superficie para minimizar las pérdidas desolución. La solución de lixiviación se aplica por sistemas de riego usando una matrizdada y la recolección de la solución rica es normalmente por gravedad a través delbotadero hacia canaletas que descargan a una piscina central.

Estas operaciones se caracterizan por tener bajas recuperaciones entre 40-600/o y menorcostos de operación.

LIXIVIACION EN PILAS

En lixiviación en pilas el mineral es de mayor ley y sufre tratamiento previo, mientras queen lixiviación en botaderos el mineral es de ley marginal y apilado sin tratamiento. Elpretratamiento en la lixiviación en pilas incluye chancado, seguido de aglomeracióndonde se adiciona agua o solución refino y ácido sulfúrico concentrado para aglomerarlos finos, mejorar la cinética de extracción e inhibir la disolución de impurezas,especialmente aluminio y sílice. El aglomerado es transportado a las pilas y luego de untiempo de curado se riega por métodos similares a los de lixiviación en botaderos.

Los métodos de apilamiento van desde cargadores frontales-camiones en plantas de bajacapacidad a apiladores autopropulsados. Para tonelajes mayores se usan sistemas de@rrea, para transportar el mineral desde el aglomerador al apilador móvil que construyelas pilas. La altura de carga varía entre 2.5 m para sistemas de camión-cargador hasta 5

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m pa 4f*res en el caso de mineral oxidado y hasta 7 m para mineral sulfurado.nnines c+as pueden ser construidas con estos sistemas.

La *clividad del proceso depende de la calidad de la aglomeración que se logre durante]a 4a de curado. Además de optimizar las dosificaciones de agua y ácido, es necesariorsr un elemento mecánico que haga rodar a las partículas sobre si mismas y permita que&as más pequeñas se adhieran a las mayores, formando aglomerados esféricos. Losnrecanismos preferidos han sido el tambor rotatorio indinado, discos peletizadores, ytambién correas transportadoras ascendentes.

La forma especifica en que se aplica el proceso, varia de un mineral a otro, dependiendode su mineralogía y ley del mineral. También debe adecuarse a la forma en que se desearecuperar los contenidos metálicos desde las soluciones, altas concentraciones 20-25 gplde cobre si se usa chatarra de fierro, medias 10-12 gpl si se desea optimizar la extracciónpor solventes y bajas 3-6 gpl si es un proceso convencional de extracción por solventes.

Ef mineral es chancado a granulometría fina del orden de 100%-112" o -3/8" y después deaglomerar, forman pilas de 3-7 metros de altura. Las tasas de riego varían enfe $30Its/m2lhra, con una duración total de la lixiviación en el caso de minerales oxidados enfe1545 días y para minerales sulfurados, entre 150-210 días. Se logran recuperaciores decobre en el orden de 80-85%, alcanzando algunas veces hasta 9O%. Actualmente, lamayoría de las operaciones y proyectos hidrometalúrgicos para recuperar cobre, hacenuso de los conceptos básicos de la aglomeración y la lixiviación en pilas.

En ambos tipos de lixiviación, en pilas y en botaderos, se procesó inicialmente solomineral oxidado. Sin embargo, la práctica ha evolucionado de manera tal que en laactualidad se procesan también minerales sulfurados. El más favorable es la calcosina,pero también sé ha procesado algo de calcopirita en botaderos, aunque las velocidadesde lixiviación son significativamente más lentas. La lixiviación económica de sulfuros decobre ha llegado a ser posible gracias a una mayor comprensión del rol de la lixiviaciónbacterial y a una mayor capacidad para promover su actividad suministrando lascondiciones apropiadas para ello.

VARIABLES Y CONSIDERACIONES DE PROCESO EN LIXIVIACION

TAMAÑO DE PARTÍCUM

El rango es amplio dependiendo de la respuesta a la lixiviacíón del mineral. Lixivíación enbotaderos tamaños run of mine, lixiviación en pilas 4-114",lixiviación en bateas 112-114" ylixiviación por agitación 60-80% -200 mallas ty.

AGLOMERACIÓN Y CURADO

La aglomeración y curado ha pasado a ser una etapa más en el diagrama de flujo de labviación en pilas. Lo que normalmente varía es la cantidad de agua o solución y ácido aqp$t en esta etapa. En el caso de minerales oxidados, hasta un 80% del ácidocrlr¡nido se agrega en el curado, lo que normalmente se efectúa en tambores

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a3:-3-a: : -3S =- \ . Z: . : - :3 - ^='¿ 35 S, ' - 'a33S la Cant idad de áCidO eS menor,Ca:as z- : : .2- . : ' : 's :

-s : : i t " z: . - =2. ' .= ' a -c superando en general los 20 l</ ton.

; -? . =-=- '= : : : : : :3:-3-Z : : : -S: : - . : 3 ' . -¿ ' .?- :^ iO de mineral oxidado o mixto de:-¿-- : - : - - e : - - : i¿ i 3r-r ' =- 3 : - : s3 : ' : : : -a un precurado una vez que el- -¿f¿ s- ?-a-e- ' . 'e == -==: -s:3 = ' . : - 'z : : : : -s s:3 :^ saiurar la pi la con soluciones:- i -= ' - á--- \ =: é?: : s- ' - - : . : - - ' - - - - , ; : : - - -= : : :s etapas con un período de'er-cso , i5 oías) enrre a-:as : :=3:s =z-z - -=-z - ' i r a:ernás de ácido sul fúr ico las3iucion puede tener enire ! -5 3: := =:- ' : : - : s: : . :^ : : : : r -c curado férr ico.

ALTURA DE PILA

Está determinada por la permeab¡l idad del mater ia i as, :c- . ? ¿, ==:aóeza, el accesode ácido a las capas inferiores de la pila y la cinética ce e¡:i 'a:c :- *a oresencia dearci l las consumidoras de ácido y la formación de pr€crp. i3c3- i : -e3e orsminuir lapermeabil idad, resultando en canalizaciones y acumulación de sol..rc or e^ a suoerficie,restr ingiendo de esta manera el acceso de aire y ácido a algunos secicres ce a p: la. Unabuena aireación de la pilas se requiere para la eficiencia de las reacciones co.s-T dorasde oxígeno. Existe también un amplio rango que depende de la l ixiviación ap"'cada.Lixiviación en botaderos en un com¡enzo hasta 150 m, pero en la actualidad no supera los15 m. Para l ixiviación en pilas varía entre 2.5-5 m para óxidos y entre 5-7 m para sulfuros

FLUJO ESPECÍFICO

La tasa de riego varía entre 5-30 l/h/m2 dependiendo del t ipo de l ixiviación, tamaño departícula y altura de la pila. Generalmente se optimiza la combinación flujo específicoaltura de pila para minimizar el f lujo alimentado a SX. Un caso especial es la l ixiviación enbateas, donde elflujo es ascendente y muy superior al rango indicado (3OO l/h/m2).

CICLO DE LIX¡VIACIÓN

Varía ampliamente siendo 30-60 días para l ixiviación en pilas convencional de mineraloxidado, extendiéndose a 1 año o más para l ixiviación en botaderos. Para mineralsulfurado, el ciclo fluctúa entre 6-9 meses, y para ROM puede extenderse por añosdependiendo de la calcopir i ta en el mineral . En l ix iv iación en bateas los c ic lones son de 5-7 días y en l ixiviación por agitación son <24 horas para óxrdos y hasta 6 Cías ;ara n'l ixtos.

CONSUMO DE ACIDO

El consumo de ácido depende del t ipo de mineral de c:c 'e , ' :e a r¿iJa Los mineralesoxidados de cobre reaccionan rápidamente con ác,cc s- ' - ' : : , :e lendrendo de loscontenidos de calc i ta, montmorr i l loni ta y c lor i ta, la i 'cca - iz ' . '=:a-: e l ' cuede reaccionar.Los sul furos reaccionan más lentamente, incluso c3^:a: :3 '¿s 33:o como se generaácido este problema puede ser en gran parte rec' ; : ¡ : ?e'¿ : ' : :s este consumo varíaentre 20-80 k/ton, mientras que para sulfuros alca¡ze e^'. '?:-21 ̂ '":cn

EXTRACCIÓru OE COBRE

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1¿ úaión de cobre es función de la ley de cobre y de los parámetros indicadosffie. Los rangos normales son:

o Pilas - Suffuros: > 80oA.. Pilas - Oxidos. 70 - 85%.o Botaderos: 40 - 60%.. Bateas:70 - 85o/o.. Agitación: 60 -95o/o.

CONSUMO DE AGUA

El consumo de agua es bajo en un circuito de lixiviación especialmente en pilas ybotaderos. Este alcanza entre 0.5-0.7 m3/ton, siendo los principales consumos lahumedad residual de los ripios y las pérdidas por evaporación y anastre de üentos-

CONSTRUCGIÓN Y MANEJO DE PILAS

La base de la pila requiere de preparación y compactación del terreno, seguida de lacolocación de una membrana impermeable, generalmente de polietileno de alta densidado PVC de 1-1.5 mm de espesor. Se puede reemplazar por polietileno de baja densidad deO.2-O.3 de espesor, que se instala a medida que la pila se va construyendo. En laconstrucción de la pila, el uso de cargadores frontales-camiones ha sido desplazado, porapiladores autopropulsados de bajo perfil de carga, para tonelajes de 5.000-10.000 ton.Para tonelajes mayores se ha adoptado el sistema de correas cortas y móviles (grasshoppers) que se articulan flexiblemente en secuencia para transportar el mineral desde elaglomerador al apilador móvíl que construye la pila. Con respecto al manejo de pilas, latendencia se desplaza al uso de pilas permanentes, para evitar los costos asociados a losmovimientos de materiales intermedios y residuales, en lugar de pilas removibles exceptoen el caso que no exista suficiente disponibilidad de superficie para ello.

LIXIVIACIÓI,¡ COT,¡¡UNTA DE MINERAL Y MARGINAL

En la actualidad, en varios proyectos la lixiviación comprende la disposición de mineral,generalmente chancado y aglomerado, en pilas a lo que se agrega la disposición dematerial marginal, de granulometría ROM, en botaderos para que la lixiviación progreseen contracorriente a partir de estos últimos, generando soluciones intermedias que seusan para lixiviar el mineral. Con esto las leyes de corte para el tratamiento de mineralbajan, logrando además beneficiar materiales antes descartados. Dentro de este mismoesquema, las plantas existentes con disponibilidad de ripios de operaciones anteriores,consideran su reprocesamiento combinado con el tratamiento de minerales frescos.

LIXIVIACIÓT.¡ COI.I AGUA DE MAR

Ar.rnque la lixiviación con agua de mar no constituye en sí una metodología reciente, Lincerynbina con éxito esta lixiviación con los procesos SX-EW para obtener cátodos de alta

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rrtrza, El uso de agua de mar no afecta mayormente el proceso de lixiviación, a

.ercpc¡ón de los materiales de construcción. Los efectos principales están en SX y EW.

tflMACION EN CONTR^ACORRIENTE CON RECIRCUL.AC¡ON INTERMEDIA

El procesamiento de minerales que presentan ciclos de lixiviacrón largos determinarpdificaciones a los esquemas de lixiviación en contraconiente. Mediante la obtención deuna solución intermedia, a partir de la lixiviación de sectores c¡n mineral agotado, la queavanza a los sectores más nuevos de la pila generando así la solución rica que sealimenta a SX. Con este procedimiento es también posible modificar las curvas deconsumo de ácido a través de un adecuado manejo de las concentracjones de ácidosulfúrico y tasas de riesgo y alargar el ciclo de lixiviación lo suficiente para obtener lasrecuperaciones esperadas. Este esquema permite también disminuir el tamaño de laplanta de SX, al reducir el flujo de solución rica y obtener soluciones muy estables encaudal y concentración de cobre y ácido.

LrxrvrAcrÓru oe suLFURos

Las ventajas económicas de los procesos de Lx-Sx-Ew han promovido la lixiviación de losminerales sulfurados desde fines de los ochenta, lo cual ha sido demostrado con éxito anivel industrial por la diferentes plantas y proyectos en desarrollo. Esta técnica se hatraducido en importantes instalaciones de lixiviación bacterial en que esta metodología esla base del procesó, como Cerro Verde.

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CONFIGURACIÓN DE PILAS

Para acortar el ciclo de lixiviación y mejorar recuperación se ha comenzado a generalizarel uso de pilas de altura limitada, a expensas del uso de superficies mayores cuyos costosde preparación son menores debido al cambio de los revestimientos impermeables porotros más baratos. Se recurre a depositar múltiples capas de altura, estando la alturamáxima limitada por la estabilidad del apilamiento. Opcionalmente se recurre aimpermeabilización e instalación de tuberías de drenaje entre capas.

LIXIVIAGION FERRICA

Es una lixiviación oxidante que se efectúa mediante la acción de iones férricos en medioácido. Las sales férricas usadas son el sulfato férrico (Fe2SOa) y el cloruro férrico (FeCl3)como oxidantes y el ácido sulfúrico (H2SO4) como lixiviante. Su aplicación principal estaen la lixiviación de minerales sulfurados, pero también se puede usar para el tratamientode minerales oxidados de uranio.

b lryrviación férrica se puede realizar en diferentes circunstancias y condiciones,¿'pend¡endo del tipo y ley del mineral. Una ventaja es que el medio oxidante, los iones1[*nm. p-rcde ser fácilmente regenerado y mantenido en un alto grado de potencial de

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rrif..irL CIro aspecto interesante de este proceso es él poder recuperar azuÍrecrffi en el mineral en su forma elemental.

G(LI'CION DE SULFUROS SIMPLES DE COBRE

E| diagnama Eh-pH para el sistema cobre-agua a temperatura ambiente, muestra lascrtdiciones necesarias de oxidación para disolver sulfuros simples de cobre como lacalcosina (Cu2S) y covelina (CuS).

En medio ácido ambos sulfuros son estables en condiciones neutras o ligeramenteoxidantes. A valor de pH bajos, se requieren potenciales de oxidación entre 0.2{.4 voltspara convertir los sulfuros de cobre en especie sulfuradas y cobre soluble.

En soluciones básicas o neutras, se forman productos insolubles del tipo oxidado. Sepuede establecer en general que la mayor parte de los sulfuros metálicos requiere unpotencial de oxidación relativamente fuerte para efectuar su disolución en medio ác¡do.

En soluciones ácidas el azufre elemental es estable en condiciones neutras o ligerarnenteoxidantes. Para potenciales mayores a 0.30 volts, el azufre elemental se hace inestablecon respecto a la formación de bisulfato o sulfato, dependiendo del pH de la solución.

Desde el punto de vista puramente termodinámico, se puede asegurar que cuando unsulfuro metálico es oxidado en medio ácido, solo se puede obtener iones metálicossolubles y bisulfato o iones sulfato.

Un sulfuro metálico en una solución de iones férrico en medio ácido, de acuerdo a datostermodinámicos se puede predecir la siguiente reacción:

MS + 8Fe+3 + 4H2O = M+2 + SO4-2 + 8H+ + 8Fe+2

En la práctica sin embargo, la reacción de disolución en medio ácido férrico produceazuÍre elemental y muy poco sulfato, por lo que la ecuación de lixiviación real es:

MS+2Fe+3 =M+2 +S" +2Fe+2

Una explicación de este fenómeno lo da J.S. Sallivan para la lixiviación de calcosina,indicando que la reacción ocurre en 2 etapas. En la primera se forma un productointermedio (CuS) y en la segunda se forma azufre elemental, el que tiene una granestabilidad en un rango variado de condiciones y a temperaturas cercanas a su punto defusión. El S' y el sulfato son producidos simultáneamente por procesos de oxidaciónseparados, cada cual con su propia temperatura.

La siguiente ecuación nos da el potencial de oxidación del par Fe+2lFe+3 a25"c.

E = 0.771 + 0.059 log (aFe+3)l(aFeQ)

( aFe+3) actividad química del Fe+3

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( aFe+2) actividad química del Fe+2

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Esta ec¡,Jación indica que en soluciones que contienen aun una parte de férrico por unrr¡lbn de partes de ferroso, se tiene un potencial de oxidación mayor que 0.40 volts, y porb tanto, puede atacar la mayor parte de los sulfuros metálicos.

En las soluciones de lixiviación el férrico es muy sensible a los cambios de pH y estorePresenta una dificultad en la práctica, especialmente si se tienen cambios muyapreciables de temperatura durante la lixiviación.

La producción de feroso durante la lixiviación produce molestias en el proceso derecuperación del metal, debido a que es difícil removerlos de la solución nca. Utilizando elproceso Sx se minimiza este problema.

APLICACIONES DE LA LIXIVIACION FERRICA

La lixiviación in situ o lixiviación en el lugar es una técnica que está avarzandosignificativamente debido a su aplicación para minerales pobres de cobre, plomo, zinc,uranio y otros, principalmente mediante el proceso de lixiviación bacteriana y delixiviación férrica. El reactivo lixiviante es generado in situ en el fluido solvente inicral.después que ha entrado en contacto con el mineral.

En la lixiviación in situ el principal problema es lograr un buen flujo de aire dentro delmineral fracturado para su disolución. Con la lixiviación férrica se ha logrado solucionareste problema, puesto que se usa el ion férrico como medio oxidante. ;

En la lixiviación in situ, pilas o botaderos es muy importante el papel que desempeña lalixiviación bacteriana. La lixiviación férrica se está utilizando para el tratamiento qeminerales sulfurados concentrados y para minerales complejos por agitación.

En el proceso Cymet se combina la lixiviación con cloruro férrico y la disolución anódicapara tratar concentrados sulfurados de calcopirita. En este proceso se regenera el ionférrico por medio electrolítico o por medio de gas clord. Se recupera la mayor parte delazufre en forma elemental.

LIXIVIACION FERRICA DE MINERALES

Se presentan algunos ejemplos de minerales que son susceptibles de ser tratados pormedio de iones férricos, así como las reacciones químicas correspondientes.

MINERALES DE COBRE

- COVELINA CuS + Fe2(SO4)3 = CUSO4 + FeSO4 + S"

La velocidad de reacción aumenta con la temperatura. La cinética de esta reacción esmneal y mn energía de activación de 14 kcal/mol. La velocidad de disolución de la

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.suel¡m'la es independiente de la concentración de ácido sulfúrico, pero aumentaiqeranente con el aumento de la concentración de iones Fe+3.

'CALCOSINA Cu2S + 2Fe2(SO4)3 = 2CuSO4 + 4FeSO4 + S"

Es el mineral más común después de la calcopirita. Esta reacción se realiza en dosetapas: En la primera se obtiene como producto intermedio covelina y en la segunda seproduce azufre elemental. La energía de activación es 5€ kcal/mol.

* BORNITA

Cu2S + Fe2(SO4)3 = CUS +CuSO4+2FeSO4CuS + Fe2(SO4)3 = CuSO4 + 2FeSO4 + S'

CuSFeS4 + 6 Fe2(SO4)3 = 5CuSO4 + 13FeSO4 +4S'

La cinética de la reacción es lineal con una energía de activación de 4€ kcal/mol. Lavelocidad de la reacción aumenta ligeramente con el aumento de la concentración deiones férrico y con el aumento de la concentración de ácido en el rango de pH 1 a 2.

* SELENURO DE COBRE Cu2Se + 4FeCl3 = 2CuCl2 + 4FeCl2 +Se

La disolución es directamente proporcional a la concentración del cloruro férrico, con unaenergía de activación de 4-5 kcal/mol.

* TELURO DE COBRE Cu2Te + 4FeCl3 = 2CuCl2 + 4FeCl2 +Te

La disolución es directamente proporcional a la concentración del cloruro férrico, con unaenergía de activación de 4-6 kcal/mol.

" CALCOPIRITA CuFeS2 + 2Fe2(SO4)3 = CuSO4 + SFeSO4 + 25"

La reacción más adecuada para el tratamiento de concentrados de cobre es con elcloruro férrico, debido a la formación de complejos. ya que muestra una alta velocidad dereacción y una gran selectividad. La ganga del mineral. incluida la pinta no es atacada porel FeCl3. La reacción es:

CuFeS2 + 4FeCl3 = CuCi2 + 5FeCl2 + 25"

Esta reacción es de primer orden con respecto al FeCL3 con una energía de activaciónde 12.3 kcal/mol. La velocidad de reacción aumenta moderadamente con la temperaturay depende directamente de la concentración del FeCl3. La velocidad de reacciónaumenta moderadamente con el aumento de temperatura y depende directamente de laconcentración del cloruro férrico.

En el tratamiento de concentrados de cobre el exceso de ferroso formado durante lalixiviación y en la cementación con chatarra de fierro, es extraído de la solución agotadaoor cristalización.

El c¡sr¡o ferroso cristalizado FeCl2*4H2O, es un subproducto que se convierte en óxidofÉrrÉo Fe2O3 de alta pureza y en ácido clorhídrico mediante una tostación oxidante. secrJede obtener cloro gaseoso por electrólisis. El cloro así obtenido, se usa para regenerarla soh¡ción lixiviante.

DESCOBRIZACION DE CONCENTRADOS DE MOLIBDENO

Al separar por flotación desde el concentrado de cobre, el concentrado de molibdeno omolibdenita (MoS2), queda con una cantidad relevante de cobre (2-3%). Para sercomercializado adecuadamente debe contener del orden de 0.2{.3oÁ C¿.

El método tradicional para reducir las especies oxidadas es la descobrización conH2SO4, seguido de tostación de la molibdenita para transformarla en tnóxido demolibdeno. A mayor contenido de cobre, mayor es el costo de este procedimiento,realizado generalmente por empresas externas, por el empleo de hornos de tostacrón

En aquellos casos en que el cobre este presente como calcopirita, la lixiviación fémcapresenta ventajas. Este proceso como optimización del proceso Brenda, consta de unalixiviación de la molibdenita con cloruro férrico, descobrización y posterior regeneracióndel cloruro férrico con cloro líquido.

El proceso se fundamenta en la capacidad del cloruro férrico de disolver calcopirita yotras especies que contaminan la molibdenita. El cloruro férrico lixivia todos los sulfurosde cobre pero no l ixivia molibdenita y pirita.

CuFeS2 + 4FeCl3 = CuCl2 + SFeCl2 + 25'

El cobre se recupera por cementación con chatarra de fierro:

CuCl2 + 5FeCl2 * Feo = Cu" +6FeCl2

La regeneración del cloruro férrico se realiza a partir del cloruro ferroso por acción decloro liquido y se retorna al circuito de lixiviación.

4FeCl2+ 2Cl2( l iq) = 4FeCl3

LIXIVIACION DE M¡NERALES DE PLOMO Y ZINC

. ESFALERITA ZnS + 2Fe+3 =Zn+2 +2Fe+2 + S'

l-a esfalerita es el único mineral de zinc que tiene valor comercial. La velocidad dea'solución aumenta con la concentración de iones férricos hasta un máximo de 2-3 vecesfe to requerido estequiométricamente; mayor adición de iones férricos no afecta lareocidsd de la reacción.

* @LENA PbS + Fe2(SOa)3 = PbSO4 +2FeSO4 + S'

,E gaelra es rápidamente atacada por los iones férricos en un rango amplio de3üno,G,or-les. Si se utiliza cloruro férrico se forman compuestos complejos que favorecena ,xlvración.

AJ efectuar un proceso de disolución de galena con cloruro fénico. se obtiene plomornetálico por electrólisis de la sal fundida de PbCl2, con producción de cloro gaseoso enel ánodo. El cloro obtenido se uti l iza para regenerar el cloruro férnco" el cual es recicladoa la operación de l ixiviación. La ecuación de la disolución es:

PbS + 2FeCl3 = PbCl2 +2FeCl2 + S"

LIXIVIACION DE MINERALES DE URANIO

Los minerales de uranio se pueden dividir en tres grupos generales:

* Oxidos primarios como la uranita o pitchblenda (UO2+x)" Minerales primarios como la brannerita (UT|2OO) en los cuales el uranio fo¡-nnacompuestos con otros metales oxidados.* Minerales secundarios que contienen uranio hexavalente como la camotital<2(U O2\2(VO4)2*3 H 20 o I a a utu n ita C a(U O2)2(P O 4)2* 1 0 H 2 O.

De los tres grupos indicados solamente los minerales del tercer grupo son solubles enácidos. Los minerales del primer y segundo grupo requieren la presencia de un agenteoxidante para efectuar la disolución del uranio. Desde este punto de vista, los mineralesoxidados de uranio son similares a los sulfuros metálicos.

La disolución del uranio con sulfato férrico se realiza de la siguiente manera:

UO2 + Fe2(SO4)3 = UO2SO4 +2FeSO4

De acuerdo a esta ecuación, el uranio tetravalente ha sido oxidado a la formahexavalente. La energía de activación está en el rango de 11-15 kcal/mol y la velocidadde activación aumenta con la concentración de iones férrico.

LIXIVIACIÓI.¡ OE CONCENTRADOS I

Varios procesos hidrometalúrgicos se ha propuesto para la recuperación de cobre ysubproductos desde concentrados en los últimos 40 años. El mayor énfasis ha sidodir igido a la disolución de minerales en soluciones acuosas de H2SO4, HCI y amoníaco.i-os oxidantes principales han sido oxígeno, Fe +f, y Qrr++.

LIXIVIACIÓru COI,¡ ACIDO SULFURICO

-:s c-:cipales minerales sulfurados de cobre se disuelven en ácido sulfúrico a*' '3,-,1; iaJes aceptables, sólo bajo condiciones oxidantes. En ácido diluido y e-r

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ccr-l3rlDror{'}€s amb¡entales, los tiempo requeridos son largos. A mayor temperatura, presiónr cor¡@r¡tración de ácido la cinética es más favorable.

E"¡ 1971 se desarrolló un proceso hidrometalúrgico parc producir cobre refinado yrecuperar azufre desde concentrados de calcopirita. Se conoce como proceso S-C yalcanzó solamente el nivel piloto. En este proceso el concentrado de cobre es peletizado,adivado térmicamente en un tostador a 650 - 750'C y luego lixiviado a 80"C.

Se evaluó también un proceso a escala de laboratorio para l ixiviar calcopirita en ácidosulfúrico diluido, usando oxígeno como oxidante y temperatura de 1 10"C. La temperaturase eligió para optimizar la cinética sin exceder el punto de fusión del azufre elemental.

Un análisis económico a fines de los 70 no fue atractivo para estos y otros procesoshidrometalúrgicos, bajo las condiciones existentes en esa época.

LtxlvtActÓt¡ cot¡ ActDo NtTRtco

El ácido nítrico es un ácido oxidante y por ello tiene algunas ventajas químicas cornolixiviante. Sin embargo es un ácido caro y por lo tanto debe considerarse su regeneracióny reciclo en un proceso hidrometalúrgico. En los años 70, Kennecott propuso el procesoNSL, basado en una lixiviación con una mezcla de H2SO4 - HN03, el cual podía extraerhasta el 99% del cobre y otros metales de todos los concentrados sulfurados.

LtxtvtActÓt¡ col.¡ ActDo cLoRHtDRtco

Durante la década del 70 hubo interés en sistemas clorurados acuosos para recuperarcobre desde concentrados, aún cuando este sistema es corrosivo en comparación con lalixiviación con ácido sulfúrico. El ácido clorhídrico puede disolver varios óxidos y sulfuroscomo cloruros. La cinética de l ixiviación es generalmente rápida y la solubil idad de lassales resultantes es alta para varios metales. En ausencia de agentes oxidantes, el azufreevoluciona como HzS, el cual puede ser tratado para producir azufre elemental. Sinembargo la calcopirita y covelina no son lixiviados por el HCI bajo condiciones nooxidantes. Para lixiviar cobre se requiere un oxidante como oxígeno, ion cúprico o ionférrico. Debido a estas ventajas se han propuesto en los últimos 20 años varios procesos,entre los cuales se puede mencionar.

Proceso MinemetLa lixiviación se l leva a cabo en soluciones ácidas de CuCl2 con alta concentración deNaCl, 100-300 gpl, seguido de SX-EW. Se reportó que es efectivo para lixiviar calcosina,covelina y calcopirita con recuperaciones de 98%. Se lixivia en 2 etapas a presiónatmosférica y 90-105'C con inyección de aire para mantener el ion Cu++. Fue operado aescala piloto por aprox. 300 horas. Poco se ha hecho desde mediados de los 80.

Fnoceso Duval Clearle,sar"ollado para lixiviar-eobre desde sulfuros de cobre incluyendo calcopirita. Es unal:n:"*"a:;or'r en dos etapas, la primera con una solución de CuCl2/NaCl a 107o C y laS;err-r-13 ctn una solución de CuCl2/FeCl3/NaCl a 140'C en reactores a presión. El cobre

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=s =|3r33€tenldo como polvo en celdas de diafragma desde soluciones de Cu+. Fue3"r? -i3co a escala piloto y comercial, pero fue descartado pot razones técn¡cas y3:¡r-É':,-icas. El producto final requería de una etapa adicional de refinación.

Froceso Cvmet-CvprusProceso desarrollado por Cyprus a partir de 1970, para recuperar cobre desde minerales yconcentrados. El proceso original Cymet, era complicado y caro Desanollos adicionalesllevaron a un proceso nuevo, el Cyprus. El proceso cymet emplea 4 etapas:1) Lixiviación en 2 etapas en solución FeCl3/CuClZNáCl para producir solucion de CuCl.2) cobre se recupera como cucl por cristalización al vacío.3) Este se lava seca y reduce a cobre elemental con H2 en un reactor f luiorzaco4) El producto se funde a cobre grado'wire-Bar", Proceso fue evaluado a escala oiloto.

Proceso Great Central MinesProceso diseñado para recuperar cobre desde concentrados de calcopirita, poi irxr,",racióna 95'C y presión atmosférica con cloruro férrico (FeCl3) y cloruro cúprico (CuCi2; e¡ dosetapas. El cobre se recupera por electrólisis, en celdas áe diafragma, en forma granuiarregenerándose parcialmente el agente l ixiviante. Se reportaron a nivel de labiratcnorecuperaciones de cobre del orden de 9g% y de plata mayores que g0%.

Proceso DextecProceso desarrollado en Australia y evaluado a nivel piloto para tratar concentrados decalcopirita a presión ambiente y temperaturas <100'C, para producir cobre metálico, óxidode fierro y azufre elemental. Se realiza en celda electrolítica con soluciones que contienenHCl, NaCl y CuCl2. Usa baja densidad de corriente anódica y bajo potenciai que permiteuso de ánodos de grafito con un desgaste razonable y consumo de energía Oe i fwnltCu.

Proceso IntecDesarrollado en Australia, uti l iza l ixiviación en contracorriente a 80-g5.C, con soluciónconcentrada de cloruro de sodio y oxidantes generados anódicamente. Se adiciona aire apresión atmosférica para precipitar fierro como goetita, seguido de un proceso depurif icación en dgt etapas para separar tmpurezas en forma metálica. Solucionespurif icadas de CuCl/NaCl se alimentan a una celda electrolít ica de diafragma, donde seproduce cobre granular a densidades de corriente de 1000-1500 amp/m 2 con consumo deenergía inferior al convencional. Ha sido evaluado a nivel de laboratorio y escala piloto.

Proceso CuprexEste proceso evaluado a nivel piloto consta de seis etapas:1) Lixiviación de concentrados con solución NaCl/FeCl3 en dos etapas para producir

solución de cloruro cúprico.Extracción por solventes de cobre en tres etapas con reactivo desarrollado por Acorga.Reextracción de cobre en tres etapas con agfua para producir solución concentrada declcruro cúprico.Prcducción de cobre en polvo por electroobtención en celdas de diafragma.G='eración de cloro gaseoso en el ánodo, el cual se usa para reoxidar el cloruro::-:-r-so generado en electroobtención.

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6 ' Reoriprs¡¿c¡ón del cobre presente en el electrolito por extracción por solventes y recicloa reextracción

En Eeneral, la l ixiviación de concentrados en medio clorurado necesita resolver variosproblemas antes de su uso comercial, a saber:

. Química no especifica, ya que disuelve gran parte de las impurezas que acompañan alcobre, necesitándose descartes y recirculacrones.

. Cobre producido en forma granular o en polvo con alta probabil idad de contaminación.

. lmpurezas como Selenio, teluro y plata son difíci les de remover de soluciones decloruro cúprico.

. Celdas de electrodepositación de construcción complejay cara.

. Generación de cloro gaseoso, que debe ser recuperado debido a su toxicidad ycorrosividad.

. Soluciones más corrosivas.

. Costo ambiental alto para descartar relaves de l ixiviación.

Proceso tostación-lixiviaciónUna alternativa a la l ixiviación de concentrados es su tostación y posterior l ixiviación de iacalcina producida. El objetivo de la tostación es convertir los sulfuros de cobre insolublesen óxidos y sulfatos de cobre solubles en soluciones de ácido sulfúrico, lo cual se l leva acabo normalmente a temperaturas entre 650-700"C y bajo una presión de oxígenocontrolda. La calcina producida es luego lixiviada con soluciones de 40-80 gpl de ácidosulfúrico, el cual puede ser producido a partir de los gases de tostación.

La solución puede ser procesada directamente por EW pero el cobre producido no es debuena calidad. La solución rica también puede ser diluída y procesada por SX-EW.Considerando problemas ambientales no se visualizan nuevas operaciones.

LIXIVIACION CON AMONIACO

Proceso Sherritt-GordonDesarrollado para la producción de polvo de cobre, desde minerales sulfurados de cobreusando lixiviación amoniacal a presión y reducción con hidrógeno. Fue demostrado en doscampañas piloto a comienzo de los años sesenta.

La primera campaña fue con concentrado de calcopirita, producido a partir de mineral decobre-niquel y con sulfuro de cobre obtenido como subproducto de una refinería de níquel.El concentrado fue l ixiviado con amoníaco y aire a 800 kPa y 93"C, en autoclavehorizontal de varios compartimentos, mientras que el sulfuro de cobre fue l ixiviado a220"C y 42OO kPa. Se obtuvieron en 12 horas recuperaciones de 98% cobre, 90% níquelt 92% azufre.

C¡n el desarrollo de la extracción por solventes y electroobtención, se l levaron a caboesi-,:;os adicionales a comienzos de los 70 para reemplazar la reducción con hidrógeno:':r SX-EW. Finalmente obtuvo una patente por el proceso de l ixiviación amoniacal a

p3rüh SX{W, el cual ha sido evaluado en algunos casos pero no ha sido aplicadocqrscidmente.

Foceso Arbitert-a prinrera planta comercial en tratar sulfuros de cobre por lixiviación a presión conznoníaco fue una versión a baja presión y temperatura moderada, conocida comoproceso Arbiter, el cual operó por varios años en la década del 70 en Anaconda-Montana.Úna característica clave del proceso de lixiviación fue el uso de un sistema agitado derec¡rculación de gas y en el uso de oxígeno, el que permitió lixiüar a temperaturas de 60-gO.C y 130 kPa. La alimentación a la planta fue concentrado, el que contenía calcosina,bornita, covelina, calcopirita y pirita. El cobre se recupera por extracción por solventes-electroobtención.

Proceso EscondidaProceso desarrollado por BHP para los concentrados de Escondida y consiste en unalixiviación con amoníaco y sulfato de amonio, extracción por solvente, electroobtención y

flotación de los residuos de lixiviación.

El objetivo central es una disolución parcial del cobre, aquelfácilmente soluble en soluciónamoniacal levemente oxidante. Controlando el potencial de oxidación se evita la formacionde iones sulfato y por consiguiente de sulfato de amonio como subproducto y además la

disolución de impurezas. La SX se realiza conTSoA de Lix-54 en un circuito de dos etapas

de extracción, una etapa de lavado y una etapa de reextracción, la que se efectúa con un

electrolito convencional en medio sulfúrico. La extracción de cobre es del orden de 4Qo/o,con un rango de 25-5}o/o, y el residuo queda apto para la etapa posterior de flotación. Elproceso fué evaluado a escala piloto y luego a escala industrial, pero actualmente la

operación esta paralizada.

BIOLIXIVIACION DE COBRE

Desde la década de los 60 esta tecnología ha jugado un rol destacado en la industria delcobre. A comienzo de los 80, se comenzó a aplicar comercialmente en el tratamiento deminerales de cobre secundarios por lixiviación en pila, quedando demostrado que labiolixiviación podía constituir, en ciertos minerales sulfurados, una alternativa máseconómica que el tratamiento convencional vía concentración-fusión.

La recuperación de cobre desde un mineral sulfurado vía hidrometalúrgia requiere de ladisolución de las especies sulfuradas contenidas en el mineral. Para ello es necesariolixiviar el mineral en ambiente ácido y con un agente oxidante que al reducirse captaelectrones desde el mineral y posibilita así el rompimiento de su estructura. El agenteoxidante usado en la disolución de sulfuros de cobre es el ion férrico.

l-as reacciones de generación de férrico a partir de sulfuros de fierro pueden ocurrir sin lar-¡on bacterial, pero son aceleradas por la catálisis de las enzimas producidas por las

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ia:ier-a-c La acción catalítica es comúnmente atribuida a las bacterias thiobacíllustnrccx,cáns y thiobacil lus ferrooxidans.

btrcnas de las aguas de minas de los minerales sulfurados contienen la bacteria activa. El-so de esta agua de mina para solución de l ixiviación con ácido sulfúrico diluidoat¡tornáticamente provee el cultivo inicial de la bacteria para la l ixiviación.

Para optimizar la acción de la bacteria la l ixiviación debería l levarse a cabo bajo lascondiciones donde la bacteria prolifera normalmente. Es decir:

* PH entre 1.5 a2.

* Temperatura entre 25-40 "C, frecuentemente generada en la l ixiviación en pilas por lasreacciones de l ixiviación/oxidación exotérmica de los minerales sulfurados.

" Adecuada provisión de oxígeno, obtenido por la aireación de las soluciones durante elriego y por los periodos de reposo de la l ixiviación en pilas, para permitir que el oxíge;ropermeabilize a través del sistema.

La disolución de los sulfuros minerales en condiciones ambientales estermodinámicamente posible por la presencia de oxigeno del aire. Su uti l ización seconcreta por incorporación del par redox intermedio Fe+3/Fe+2 presente en las solucioneslixiviantes, mediante el siguiente ciclo de reaccrones:

(a) Primero se requiere que él oxiqeno se disuelva en la solución l ixiviante

(1) O2(aire) O2(solución)

(b) El oxiqeno en solución oxida al ion ferroso disuelto

(21 T, O2(soll + 2Fe+2 + 2H+ 2Fe+3 + H2O

(c) El ion férrico lixivia químicamente a los sulfuros de cobre presentes

(3) 2Fe+3 + CUS 2Fe+2 + Cu+2 + S'

El Fe es continuamente oxidado v reducido, de modo que la reacción qlobal neta ps:

(41 CuS + Y"OZ + 2H+ Cu+2 + H2O + S"

La lixiviación de sulfuros en medios abióticos a presión y temperatura ambiental ocurreespontáneamente, pero es muy lenta para ser de interés comercial.

Sin embargo el proceso es fuertemente catalizado ante la presencia de ciertosmicroorganismos lixiviantes que aceleran de manera particularmente eficiente la oxidacióndel ion ferroso. aumentando su velocidad en relación con el sistema abiótico.

La hfuiajain de metales ocurre por la oxidación de azufre, ion ferroso y compuestoslgüribs de azufÍa, como los minerales sulfurados, por la acción de bacteriasT|iHus, Leptospirrillum y Sulfobacillus, a partir del proceso de generación de energíafa sr¡ síntesis de materia y crecimiento celular.

I as bacferias constituyen un grupo importante de microorganismos de forma simple ycuerpos unicelulares, que viven en colonias y se encuentran en el suelo, agua, materiasorgánicas, plantas y animales. Juegan un rol catalizador importante en las reacciones delixiviación de menas de cobre sulfurado, como covelinas, calcosinas, bornitas, piritas ycalcopirita.

Las bacterias mesofílicas acidofílicas se encuentran en las aguas ácidas que surgen dedepósitos de azufre y minerales sulfurados.

Las Bacterias termofílicas acidofílicas se encuentran en sitios calientes de depósitosminerales sulfurados y manantiales de aguas termales, donde la temperatura y el pH sesitúan en valores máximos de tolerancia para su crecimiento y sobrevivencia.

La actividad de las bacterias disminuye bajo 10"C y se detiene prácticamente bajo 4"C. Sedestruyen por esterilización, en autoclaves y por la exposición a la luz dominio delultravioleta.

Algunas cepas son capaces de vivir en medios ácidos a pH entre 1.5 - 4.O soportandoconcentraciones elevadas de cationes y aniones gracias a las características especialesde sus membranas celulares.

Las principales bacterias usadas en los procesos de lixiviación de cobre son:

* THIOBACILLUS FERROOXIDANS

Aisfada desde aguas de drenaje de una mina de carbón en 1947, utiliza el CO2 comofuente de carbono. Presenta una gran variedad fisiológica y muchas diferentes cepas hansido identificadas en base a diferencias en el contenido de AND. Tienen dificultades entolerar pH<1.2. Pertenece al genero thiobacillus y oxida el ion ferroso, el azufre elementaly compuestos reducidos de azufre, como FeSO4 y minerales sulfurados, bajo condicionesmesofílicas (< 45") y acidofílicas (1 .3<pH.2.4).

*

Similaes a las anteriores por propiedades fisiológicas y morfológicas y generalmente seergentran asociadas. Se distinguen por su incapacidad para oxidar ferroso y a lossr¡1fr¡os insolubles, su acción principal es oxidar el S-2 y S" en sulfato y tiosulfato. Sonmás tolerantes a pH más ácido (0.5). Pertenece al genero thiobacillus y oxida el azufree|enrental bajo condiciones mesofílicas (< 45") y acidofílicas (1.3<pH.2.4).

*

Es capaz de oxidar ferroso pero no azufre elemental. Es capaz de oxidar pirita ycalcopirita. Tienen mayor tolerancia al ion férrico y soportan pH más bajos que lasthiobacillus ferrooxidans. A pH <1.5 es la especie predominante. Pertenece al generofeptospirillum y oxida el sustrato (mineral) bajo condiciones mesofílicas (. 45") yacidofíl icas (1 .3<pH.2.4).

-* SULFOLOBUS

Genero de microorganismos que oxida el ion ferroso, el azufre elemental y compuestosreducidos de azufre y minerales sulfurados, bajo condiciones termofílicas (45-75") yacidofíl icas (pH 1 .5-2.O).

De estos microorganismos, aquellos con características mesofílicas son los queindustrialmente están en plena aplicación como en el proceso de biolixiviación paraconcentrados refractarios de oro y concentrados de cobre de origen secundario, encambio las bacterias termofílicas se usan en la biolixiviación de concentrados de cobre deorigen calcopiritico o primarios.

En general las bacterias son:

. QUIMIOLITOTROFICAS - La energía que usan para su crecimiento la obtienen desustancias inorgánicas como el ion ferroso, azufre elemental y compuestos de azufrey minerales sulfurados.

. AUTOTROFICAS - El CO2 es la fuente que abastece el carbono para las células,requiriéndose nitrógeno y fósforo como fuente de nutrientes junto con trazas depotasio, magnesio, calcio, sodio y cobalto para el crecimiento y síntesis celular.

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AEROBICAS - Requieren oxígeno para reaccionar con el H+ y el electrón liberadopr la oxidación de ion ferroso para formar agua dentro de la célula. Adicionalmentese requiere oxigeno para la oxidación química de los sulfuros.

HESOFILICAS - La temperatura para el crecimiento y oxidación de ferroso se sitúaentre 2O4O". Especies adaptadas pueden sobrevivir a temperaturas cercanas a 45".La cinética de la biolixiviación disminuye rápidamente al reducirse la temperatura.

ACIDOF¡LICAS - Crecen y sobreviven en rangos de pH de 1.5-2.5. Normalmente nosoportan pH>6.5 y pH<1.0.

PARAMETROS EN LIXIVIACION BACTERIAL

Dado que se trata de organismos vivos es preciso consíderar los factores ambíentales quepermiten un óptimo crecimiento bacterial.

EFECTO DE LA TEMPERATURA

Las bacterias TF y TT mesofílicas presentan buenos crecimientos entre 2O-4O"C, siendosu temperatura optima entre 30-35'C, aunque las bacterias TF pueden mantener ciertaactividad entre 5-45"C. A temperaturas sobre 40"C la actividad de las bacterias decrecefuertemente. Cuando un cultivo se mantiene a temperaturas bajo 5"C, la actividadbacterial decrece hasta ser nula. La bacteria no muere pero entra en un periodo deletargo, cesando todas sus funciones internas. Al aumentar la temperatura la bacteriavuelve a su condición normal. Ha sido reportado que cada 6 grados que la temperaturadísminuye, la actividad bacteriana decrece a la mitad.

La velocidad de la biolixiviación y su dependencia con la temperatura son típicas paracada mineral sulfurado. Se debe considerar la especie bacterial y las característicaspropias del cultivo. Desde el punto de vista metalúrgico vemos la importancia de lasbacterias termofílicas (viven entre 4O-12O"C). dado que es posible mejorar la cinética delas reacciones químicas por el efecto de la temperatura. Las bacterias termofílicas logransu mayor rendimiento a temperaturas por sobre 55"C.

EFECTO DEL pH

Las bacterias involucradas en los procesos de lixiviación de cobre crecen en ambienteácido. El pH optimo es ampliamente variable y característico de cada cepa, sin embargoen la mayoría de las operaciones de lixiviación en pila fluctúa entre 1.5-2.5.

Las bacterias TF son activas en el rango de pH 1.5-5.0 con un máximo de 6 y mínimo de1. El pH optimo para la oxidación del ferroso, ZnS, CoS, CuFeS2, Cu2S, CuS, PbS, FeS2,

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csrespaÉ de 1.5 a 2.5. La bacteria TF puede ser bien adaptada a crecer en pHsr{oier*emenre b4os para evitar problemas con la precipitación de la jarosita-

]STRO DE AIRE

Hspensable para las bacterias thiobacillus, ya que de el obtienen el oxígeno qre usÍmen sr¡.ciclo respiratorio y son estas reacciones oxidativas las que ayudan a solutiliza l¡sst¡lfuros. Del aire también obtienen la fuente de carbono que usan para multiplicarse, yraque sgn capaces de fijar el CO2.

POTÉNCIAL OXIDO.REDUCC¡ON

El potencial de óxido-reducción es una medida de la tendencia de una sustancia a aceptaro donar electrones u es usado para medir la habilidad oxidante de un ambiente dado.Para una solución dada el potencial electroquímico de esta, corresponderá a los ioneshidratados en solución. En esfie caso la relación ferroso/fénico catalizada por lasbacterias.

Para los sólidos y en particular los sulfuros, el potencial de electrodo es proporcional a laenergía para liberar electrones de la red cristalina y corresponde al potencialefectroquímico de estos electrones. En cultivos se pueden alcanzar potenciales de 745 mva 25"C. Este valor es raramente alcanzado excepto a bajas concentraciones de fierro totaldisuelto y elevada acidez; el férrico producido precipita como jarosita. Potenciales másreales se ajustan a valores de f 90-550 mv.

MEDIO LIXIVIANTE

Además de las fuentes de energía proveniente de las reacciones de oxidación en que lasbacterias están involucradas (Fe+2, So, S-2), las bacterias requieren de sales inorgánicastales como nitrégeno amoniacal, sulfatos, magnesio, cloruro de potasio, fosfatos, nitratosde calcio y algunos elementos en pequeñas cantidadesi para su metabolismo.

Los atractivos de la biolixiviación se resumen en los siguientes aspectos principales:

(a) El proceso de catálisis bacteriana posibilita la lixiviación comercial de los sulfurosminerales en condicíones de presión y temperatura ambientales, sobre la base de lautilización de oxigeno, el oxidante más económico y de mayor disponibilidad.

(b) Los microorganismos que catalizan el proceso de lixiviación crecen y se regeneransimultáneamente sobre la base de la utilización de una fuente de carbón económica einagotable, como es el dióxido de carbono del aire.

El proceso requiere ácido sulfúrico como insumo principal. Si se fijan condiciones deoperación adecuados, una parte importante del ácido requerido se puede generar en eltrisrrfo proceso mediante la oxidación bacteriana del azufre residual producido en laffin & los sulfuros de cobre y que ocurre según la reacción:

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fl S¡ + 3t72o.2 + H2O ----.-- H2SO4

fa Hú<iviación es un proceso hidrometalúrgico que se sustenta en la acción catalítica deniroorganismos. Por lo tanto el proceso es biotecnológico, su operación es másslp¡ei¡¡ que el proceso de lixiviación química, ya que para su funcionamiento eficiente se6en satisfacer simultáneamente las condiciones para un adecuado desanollo de ladividad bacteriana y una adecuada utilización de su poder catalítico.

La actividad de los microorganismos puede ser inhibida si la concentración de ciertosefementos tóxicos sobrepasa los limites críticos respectivos o la 'fuerza ionica de lasolución es muy alta.

La reacción general que representa el proceso es:

SUSTRATO(MINERAL)+BACTERIA lNlclAL --- MAS BACTERIAS + PRODUCTOS

El mecanismo de la biolixiviación de los sulfuros es usualmente una combinación de unataque enzimático directo y una actividad química indirecta de subproductos metabólicossobre el mineral.

Para la oxidación enzimática directa es preciso que las bacterias se adhieran a lasuperficie de las partículas de mineral. atacando v rompiendo los enlaces químicos, dondeactúan factores físicos y químicos de acuerdo a la reacción general siguiente:

MS + 2O2 + BAGTERIAS MSO4

MSO4 es el sulfato soluble, M es cualquier catión unido a S en forma estable, tales comoFe ( pirita FeS2 y pirrotina FeS), As (arsenopirita AsFeS2), cobre (calcopirita CuFeS2,covelina CuS), etc.

La actividad bacterial sobre la pirita provoca la oxidación del ferroso al estado fénico comosubproducto de su rnetabolismo, de acuerdo a la reaccion:

4 FeS2 + 15 02 + 2H2O + BACTERIAS -- 2Fe{S@13 + 2 H2SO4

Los compuestos de Fe+3 tienen carácter oxidante, aun a temperatura ambiente y se usacomo agente lixiviante para minerales sulfurados. Durante el proceso de biolixiviación, amedida que se producen iones férricos por oidación de la pirita, estos atacan a losrestantes sulfuros metálicos presentes, dando origen al mecanismo indirecto.

Las reacciones químicas en la oxidación directa e indirecta de minerales son:

Arsenopirita - 2FeAsS + 7 02 + Z HzO -- 2FeAsO4 + 2H2SO4

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Errrgita - 2Cu3AsS4 + 2H2O + H2SO4 + 5 02 ---4 CUS + 2H3AsO4 + 2CuSO4 + 35"

Calcopirita - 4CuFeS2 + 17 02 + 2H2SO4 ----4 CuSO4 + 2Fe2(SO4)3 + 2H2O

c.afcosina - cu2s + 512 02 + H2sO4 ----2 CUSO4 + H2O

Covelina - CuS + 112 02 + H2SO4 ---CuSO4 + H2O + S"

Borni ta-CuSFeS4 +6 02+ 4H2SO4 ---5CuSO4 + FeSO4 +25"

Pirita - FeS2 + Fe2(SO4)3 ----3FeSO4 + 25"

El sulfato ferroso y S producidos son oxidados a férrico y ácido respectivamente:

4FeSO4 + 2H2SO4 + 02 -- 2Fe2(SO4)3 + 2H2O 25" + 3 02 + 2H2O - 2H2SO4

Reacciones importantes son la precipitación de arsénico y jarosita.

2 H3AsO4 + Fe2(SO4)3 ---- 2FeAsO4 + 3H2SO4

3Fe2(SO4)3+12H2O+M2SO4 --2MFe3(SO4)2(OH)6+6H2SO4 M es K, Na, NH3, H.

Industrialmente, la biolixiviación uti l iza 2 escenarios, l ixiviación en pila o botaderos, ybiolixiviación de concentrados en reactores agitados, como la lixiviación de concentradosrefractarios de oro y concentrados de cobre.

Billition S.A Limited desarrollo el proceso Biocop para el tratamiento de concentrados decobre, el cual se realiza en reactores agitados, aplicando mezclas de poblacionesbacterianas mesofílicas. El proceso se realiza en las condiciones ambientales que facilitanla acción metabólica de estos microorganismos, para asegurar el desarrollo de losmecanismos de oxidación de las especies minerales sulfuradas. El cobre recuperado ensolución continua su procesamiento aplicando el proceso de extracción por solventes parasepararlo de las restantes impurezas que se disuelven durante la lixiviación y obtenerloposteriormente disuelto en una solución con la concentración y pureza requeridos para suposterior electroobtención y transformación en cátodo.Las reacciones de biolixiviación son exotérmicas y ello obliga a retirar los excedentes decalor que genera el proceso. Otras dificultades tradicionales eran la concentración desólidos a la cual era posible operar, la cual no superaba el 1%. Hoy se trabajaindustrialmente con concentraciones de sólidos de 2O% para concentrados de oro, ytípicamenle 12o/o para concentrados de cobre. Al trabajar con mayor porcentaje de sólidose disminuye el tamaño de los reactores y la inversión en equipos.

Esie importante avance tecnológico se alcanzo con diseño de reactores capaces dera¡-tener la actividad bacterial y al mismo tiempo dispersar equil ibradamente el aire que

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se iüodrce d proceso en cantidades suficientes para lograr una utilización de oxígenosper¡q d &a/o, al mismo tiempo se logra retirar el calor de reacción excedente, evitandob ffos a la envoltura exterior de las bacterias por efecto de la abrasión de lasptícrtas en movimiento.

ta eperiencia industrial del procesamiento de minerales de oro, indica que los mismoscmceptos químicos y la misma tecnología de biolixiviación pueden adaptarse alprocesamiento de concentrados de cobre, y ello se ha logrado a través del procesoBiocop desarrollado por Billiton.

PROCESO BTOCOP

El proceso para concentrados de cobre se realiza con la preparación de la pulpa a unaacidez predeterminada con un pH cercano a 1.5 y una dilución de 7.5 partes de soluciónpor una parte de sólido inicial. Para ello se debe adicionar ácido sulfúrico y agua o bienrefino proveniente de la extracción por solvente ajustada a los valores predeterminados deacidez. En el proceso de oxidación global hay especies mineralógicas que sonconsumidoras de ácido sulfúrico, como la calcosina y la calcopirita:

Cu2S + 512 02 + H2SO4 ----2 CUSO4 + H2O4CuFeS2 + 17 02 + 2H2SO4 ----4 CuSO4 + 2Fe2(SO4)3 + 2H2O

Otras especies mineralógicas como la pirita y arsenopirita son productoras de ácido:

4FeS2 + 15 02 + 2H2O ---2Fe2(SO4)3 + 2H2SO42FeAsS +7 02+2H2O 2FeAsO4 +2H2SO4

El balance de ácido estará influenciado por la mineralogía presente en el concentrado.Durante la lixiviación se alimenta aire en forma continua y la pulpa se mantienepermanentemente agitada, adicionando las cantidades de nutrientes (N, K, P) que seannecesarias. El proceso se mantiene controlando la acidez, la cantidad de oxígeno disuelto,la temperatura y retirando el calor excedente con un circuito de enfriamiento.El diseño debe considerar el contenído de sólidos en la pulpa alimentada y la ley delconcentrado, las cuales determinan la concentración de cobre de las soluciones, queposteriormente alimentaran la etapa de extracción por solventes en forma directa o encombinación con otras soluciones de cobre de diversa composición.

Al completar la etapa de lixiviación, la pulpa es sometida a separación sólido-líquido paraobtener la solución rica que alimenta la planta de SX. Los residuos sólidos son lavadoscon agua en contracorriente y filtrados para ser reprocesados y recuperar valoresresiduales de interés como cobre, oro, plata etc. o depositarlos en botaderos.

Es común la presencia de especies minerales con contenidos de arsénico en losry¡centrados de cobre obtenidos de minerales porfíricos. El arsénico es altamente tóxicoy wrcerígeno, su presencia impone una traba a su comercialización.)

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En d caso de los concentrados de cobre arsenales, la biolixiviación disuelve junto alffie. asénico y fierro. Esto hace posible producir la precipitación del arsénico comoESCORODITA (FeASO2H2O), sustancia que tiene una alta estabilidad, permitiendo suqfr¡amiento para dar cumplimiento a la normativa ambiental internacional.

La aplicación del proceso Biocop ofrece una amplia flexibilidad respecto a las leyes deconcentrado, haciendo posible su procesamiento siempre que el contenido de azufrecomo sulfuro sea mayor de 5o/o. En este caso, un concentrado de cobre prímario bastaríapara convertirse en una buena alimentación para una planta Biocop.

PROYECCIONES

El proceso Biocop que en la actualidad se prueba en la División Chuquicamata deCodelco-Chile, esta basado en bacterias mesofílicas y se orienta principalmente a lalixiviación de las especies mineralógicas secundarias de cobre como calcosina y covelina,lixiviando también las especies pirita, arsenopirita y parcialmente calcopirita.

El concentrado de la división Andina de Codelco-Chile, se obtiene a partir demineralización primaria y su principal componente mineralógico es la calcopirita. Con esteconcentrado sé esta ensayando el proceso de biolixiviación en una planta piloto conbacterias termofílicas, con conversiones superiores al 9O%. Este programa de pruebas serealiza en Billiton Sudáfrica.

Los estudios de biolixiviación por el proceso Biocop de concentrados de Codelco, estánrecién comenzando y muestra un gran potencial para el procesamiento industrial deconcentrados, especialmente aquellos provenientes de menas de composición compleja yque contienen elementos contaminantes. Las condiciones de operacíón bajo las cualesfunciona este proceso permiten un eficiente control ambiental de los diversos flujos demateriales involucrados y confinar en forma segura sustancias cuya toxicidad obliga amanejarlas alejadas del contacto humano, de otros seres vivos y de las comunidadesvecinas a las operaciones mineras.

LIXIVIACION CON ACIDO CLORHIDRICO

Beneficio de menas oxidadas de cobre de baja ley. Utiliza ácido clorhídrico comolixiviante. La característica fundamental del proceso es que, aplicado a mediana escala,requiere de materias primas como cloruro de sodio, carbonato de calcio y azufre. Elmétodo consta de etapas de lixiviación, limpieza de soluciones, precipitación,regeneración del lixiviante y fusión. Queda definido por el sistema de reacciones:

LIX|VIACION CuO + 2HCl = CuCl2 + H2OPRECfPITACION CuCl2 + CaCo3 = CuCo3 + CaCl2

FUSTONcucl2 + caco3 + H2o = cu(oH)2 + cacl2 + CO2Cu(OH)2+CuCO3+C = 2Cu"+H2O +2CO2

Regeneración del lixiviante CaCl2 + SO2 + 112C.2 + H2O = CaSO4 + 2HCl

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Fr-,,esto que el circuito es cerrado, respecto al lixiviante, se registraran perdidas de ácidoc,ochidrico. por impregnación de los ripios o descarte de las soluciones para evitar lasairlnación con otras sales solubilizadas de la mena. Es de esperar por tanto, que cadaceño tiempo se debe reponer agua y cloro. Esto se lograa introduciendo cloruro de sodio.l-a cantidad ha emplear, lo indicara solo la experiencia y estará sujeto, naturalmente a lanaturaleza de la mena quien puede aportar mas o menos cloruros solubles.

LrxtvrAcloNEl proceso emplea ácido clorhídrico como lixiviante. Como punto de partida, este puedeprepararse en la misma faena usando ácido sulfúrico y cloruro de sodio

H2SO4 + 2NACI = Na2SO4 + 2HCl

Se trabaja con soluciones a 36 gpl HCl, para tener acidez l ibre equivalente a 50 gpl deH2SO4. Un exceso de NaCl es recomendable para evitar presencia de H2SO4 libre, elque provoca dificultades en el proceso. El comportamiento de la solución l ixiviante. frentea las especies cupríferas, se puede representar por el sistema de reacciones:

CuO*CuCO3*H2O + 4HCl = 2CuCl2 + 3H2O +CO2

CUO + 2HCLCu2O + 2HCl

CuS|O3.2H2O + 2HClCu2(OH)3Cl + 3HCl

= cucl2 + H2o= Cu2Cl2 + H2O

= CuCl2 +3H2O + SiO2= 2CuCl2 + 3H2O

La ganga interviene según contenidos de fierro, alúmina y carbonato de calcio:Fe2O3 +6HCl = 2FeCl3 + 3H2OCaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2Fe(OH)2 + 2HCl = FeCl2 +2H2OAl2O3 +6HCl = 2AlCl3 + 3H2OLos cloruros férricos y ferrosos generados pueden favorecer la lixiviación:3CuO + 2FeCl3 = 3CuCl2 + Fe2O33CuO + 2FeCl3 + 3H2O = 3CuCl2 + 2Fe(OH)33CuO +2FeCl2+ 3H2O = CuCl2 + 2CuCl +2Fe(OH)3

El cloruro ferroso residual de la solución (FeCl2), junto con el cloruro cúprico lixiviado(CuCl2), permite la solubilización del cloruro cuproso (CuCl) generado. Si la menacontiene algún sulfuro secundario de cobre, puede ocurrir:

CuS + 2FeCl3 = CuCl2 + 2FeCl2 + S"Cu2S + 4FeCl3 = 2CuCl2+ 4FeCl2 + S"

El NaCl del mineral, al solubilizarse en la solución lixiviante, es un factor beneficioso porcuanto permite reponer en parte las perdidas de cloro a través del circuito.

E!-IMINACION DE FIERRO Y ALUMINA DE LA SOLUCION-¿-r soluciones provenientes de la lixiviación, vienen acompañadas, de fierro (Fe+2) ya¿r* ̂ ? lAl2O3), dependiendo de las características de la mena en tratamiento. PuestorJiE 3 :'eapitante que se emplea en el proceso es caliza (CaCO3) y este tiene capacidad

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de desflazamiento para el cobre, fierro y aluminio, se debe eliminar previamente el fierroy la arlulrnina paa evitar la contaminación del precipitado de cobre. Las reacciones entre elcabonato de calcio, fierro y alúmina de las soluciones, son:

FeCl2+ CaCO3 + H2O = Fe(OH)2 + CaCl2 + COz2Af(OH)2Cl + CaCO3 = Al2O3 + 2H2O + CO2 + CaCl2

Si la solución proveniente de la percolación y con pH 2.5, se somete a la acción oxidantedel aire, se alcaliniza desplazando alfierro y la alúmina que contiene en solución.

PRECIPITACIONEsta basada en la reacción a la temperatura ambiente, entre la soluclón de clorurocúprico con el carbonato de calcio en polvo, lás reacciones son violentas y la precipitacióndel cobre es total con una agitación moderada.

CuCl2 + CaCO3 = CUCO3 + CaCl2CuCl2 + CaCO3 + H2O = Cu(OH)2 + CaCl2 + CO22CuCl2 +2CaCO3 +H2O = Cu(OH)2 + CuCO3 + 2CaCl2+CO2

El precipitado obtenido en forma de pulpa y cuya densidad depende de 'ta diluciónempleada, es un polvo de color verde, que corresponde a una malaquita mezclada concarbonato e hidróxido cúprico. Dicha pulpa responde bien a la acción de floculantes opuede ser filtrada al vacío o por centrifugación. Además basta mezclarlocuantitativamente con coke para llevarlo a la etapa de fusión previamente peletizado.

REGENERACION DEL LIXIVIANTELa solución residual de la precipitación contiene, fundamentalmente, cloruro de calcio ycloruro de sodio. La regeneración del ácido clorhídrico se fundamenta en la reacción:

2CaCl2 +2SO2 +c.2+2H2O = 2CaSO4+4HCl

La reacción se realiza aprovechando la acción catalizadora del ion ferroso a latemperatura ordinaria.PROGESO CUPROCHLOR

Lixiviación de minerales mixtos y secundarios sulfurados de cobre, como calcosina,covelina y bornita. Hace uso del conocimiento teórico de la química de los cloruros. Altambor el cloruro de calcio se agrega disuelto en el agua y simultáneamente con el ácidosulfúrico. El cloruro de calcio reacciona en forma instantánea con el ácido sulfúrico através de la siguiente reacción y produciendo los siguientes efectos:

CaCl2+H2SO4 = GaSO4+2H+ +z0. l '

* Fonmación de yeso que actúa como agente adherente de las partículas, mejorandoa'tia iemente la permeabil idad l iquida y gaseosa del mineral aglomerado.

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'El üuo de calcio además de mejorar la estabilidad y permeabilidad liquido-gaseosa,foyee d doro para la oxidación de ferroso catalizada por el cobre cúprico. La altacrerüración de iones cloruro que se forman en la fase húmeda del aglomerado permitecrer condiciones altamente oxidantes y autocatalíticas, logrando una rápidasdtf,zación de un alto porcentaje del .cobre sulfurado, durante la etapa de lixiviación.Adcftrnalmente, la alta concentración del cobre disuelto permite mejorar aun más laclÉtica de disolución de la especie sulfurada.

El ion cloruro Cl- estabiliza el cobre cuproso, formando complejos con el cloro tales como;CuCf2-, CuCl3--, CuCl4-- y Cu2Cl4-.

El Cu+ se oxida fácilmente con aire formando Cut+, el cual oxida al ion fenoso.2 Cu+ + 1120.2 + 2H+ = lQ,s++ + H2OFe++ + Cu++ = Cu+ + Fe +++

El oxidante es el ion férrico, pero es el ion cúprico, que en medio cloruro es altamenteoxidante, el que va regenerando ion férrico por oxidación del ion fenoso. Estasreacciones son muy rápidas en medio cloruro.

Una vez que se deja reposar el aglomerado, durante un tiempo razonable de 2448 horas,el aglomerado se lixivia en una pila con una solución de regado con alta concentración decloruro y cobre.

La pila es regada en forma continua con una solución intermedia de alto contenido deiones cobre y cloruro. Esta solución se forma por combinación de distintas proporcionesde solución refino y solución rica, que a su vez esta formada por una mezcla desoluciones provenientes de la pila de lixiviación y de la pila de lavado.

Los iones cloruro y cobre son la base de los mecanismos de óxido-reducción, ya quepermiten la formación de iones complejos clorocuprosos y clorocúpricos que actúan a suvez sobre los iones ferrosos y férricos, regenerando los reactivos que oxidan los sulfurosde cobre. Estos complejos reemplazan con marcada eficiencia la acción metabólica deIas bacterias que oxidan el fenoso a férrico y que además no pueden desarrollarse ensoluciones de cloruro con concentraciones superiores a 2-3 gpl.

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PROCEDIMIENTO OPERACIONAL

LIXIVIACION EN PILAS

INTRODUCCION

El presente procedimiento de operaciones para la Planta de Lixiviación, es una guía paraOperadores, maestros superiores y Supervisores de Planta. En él se dan a conocerconceptos básicos involucrados en las operaciones de l ixiviación, dando énfasis, a lasinspecciones que deben realizarse para la detección de fallas antes de operar losequipos. Se presentan los principales problemas de operación y se analizan los-esgos a que está sometido el personal que allí labora.

r¡ --a primera aproximación para compatibil izar criterio entre operadores y la

i-.8€-+'s :r estando sujeto a modificaciones futuras que lo enriquezcan y mejoren.

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El oQetrvo final de este procedimiento de operaciones es lograr una operación cada veznnás segura, alcanzando un funcionamiento más eficiente de los equipos y el personalresponsable de ellos.

Según la rotación de personal que se produzca por las necesidades propias de laoperación, todo operador que sea trasladado a esta área, deberá estar en conocimientode este procedimiento de operaciones.

El área de l ixiviación en pilas tiene una dotación mínima de 4 operadores, que sedistribuyen en sistema rotativo de turnos, considerando un operador por tumo para cubrirla operación de carga de minerales y el riego de pilas. Eventualmente y de acuerdo a lasnecesídades, se cuenta con apoyo de personal externo.

Para el desempeño de sus funciones, los operadores cuentan con un l ibro de novedades,el cual deberá registrar todos los acontecimientos que sean de importancia para el normaldesarrollo de la operación. Este l ibro de novedades será de consulta habitual por partedel maestro superior o el Jefe de Area, por lo que debe explicar claramente lassituaciones anormales detectadas y que ameriten ser corregidas.

El presente documento constituye el procedimiento de operaciones del área de lixiviaoiónen pilas, que todo operador debe cenocer y aplicar en conceptos y técnicas en formaadecuada.

El procedimiento se desglosa de la siguiente forma: ;

| - Preparación de la cancha.ll - Formación de una pila.

l l l - lmpulsión de soluciones.lV - Regado de pilas.V - Percolación de soluciones.

Vl - Término del riego de una pila.Vll - Descarga de una pila

DESCRIPCION GENERAL DEL PROCESO DE LIXIVIACION EN PILAS

El mineral chancado y aglomerado, es transportado en camiones hasta las canchas delixiviación, donde con cargador frontal se carga para la formación de las pilas. Lasecuencía de formación de pilas es en aumento de la gradiente hacia la cota más elevada(3% de pendiente) de la cancha impermeabil izada con revestimiento de polieti leno de altadensidad y protegida por capas de arena-ripio. Para asistir en la recuperación de lassof uciones desde la base de las pilas en riego hacia la canal recolectora, se instalan en elcisc de la cancha tuberías corrugadas de drenaje por lo general de 63 mm de diámetro,S-Bca¡¿iar 1-2 m entre sí, que se ubican en la misma dirección de la gradiente y a lo largoE ;3 superficie cargada.

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-¿ s,;ence total de l ixiviación esta distribuida en módulos o sectores. Contempla pilas a-,r.¿ deierminada altura. Como estrategia de riego se uti l iza dos ciclos de riego de igual¡e*r'-c'cio cada uno, lo que conduce a disponer de 3 canaletas de recolección; colectora3erneral, colectora de solución intermedia y colectora de solución rica.

Eil crrcuito de soluciones funciona en contracorriente con el mineral fresco, es decir elmineral agotado es regado con solución refino para generar solución intermedia y desdeeste se alimenta al mineralfresco generando solución rica que va a SX.

El primer ciclo de riego comprende la irrigación con solución intermedia y esta orientada ala recuperación de las especies oxidadas de cobre para cumplir con los requerimientos deconcentración de cobre y volumen de soluciones ricas en la alimentación al proceso deextracción por solventes. Se riega solución intermedia desde el pozo acumulador con unabomba en operación y una en reserva. Esta solución es enviada por una tubería matriz.Un medidor de flujos que esta ubicado en la línea controla y totaliza el voiumen desolución de riego, con un caudal que dependerá del numero de pilas en este ciclo.

La dosificación de ácido a la solución de regado se realiza en la línea y se controla ytotaliza a través de un medidor de flujos. El ácido sulfúrico es suministrado por una bombadesde el estanque de almacenamiento ubicado en el área de estanques.

La solución intermedia regada en el primer ciclo percola a través del mineral aglomeradopara extraer el cobre y consumir ácido sulfúrico, pasando a la canal de recolección yenviada al pozo de solución rica, según el t iempo del ciclo y concentración de cobre quecontenga.

La solución rica es posteriormente bombeada desde este pozo a la planta de extracciónpor solventes, mediante bomba que opera en forma continua y a un flujo constante. Sedispone de otra bomba en reserva de similares características.

El segundo ciclo de riego comprende la irrigación con solución refino y percolación asolución intermedia. Esta orientada a la recuperación de especies oxidadas de cinéticamás lenta y a las especies sulfuradas l ixiviables. Se bombea solución refino desde el pozoacumulador con una bomba en operación y otra en reserya. La solución es enviada poruna tubería matriz. Un medidor de flujos que está ubicado en la línea, controla y totaliza elvolumen de solución regada, con caudal que dependerá de las pilas en riego. En pozorefino se agrega agua industrial para reponer pérdidas por evaporación. La solución refinoregada a las pilas percola a través del lecho aumentando su concentración en cobre yconsumiendo ácido sulfúrico, es conducida hasta la canal de recolección y luego enviadapor tuberías hasta el pozo de almacenamiento de solución intermedia.

La solución l ixiviante se bombea a las pilas por una red de tuberías de polieti leno de alta¡ensidad desde pozos acumuladores de solución refino e intermedia, para proceder a lai , 'ación del mineral aglomerado, empleando aspersores ubicados en la base superior

:e ceda pila. Cada pila dispone de líneas de regadío con aspersores que generan gotasi- -r-:-r^^ ^^'^ aplicación en zonas abiertas con viento, su alcance de regadío es3t- =¿ vJ PC¡t d c

*ZÍ,2? = , 'de acuerdo a las condic iones de operación de la planta.

ffir 4 pozos de acumulación de soluciones de proceso destinados a solución rica,drfh intermedia, solución refino y pozo de emergencia. Los pozos excavados enErrem e impermeabilizados con polietileno de alta densidad, permite controlar todos lossobreflujos de almacenamiento en los pozos por exceso de aguas lluvias, desbalances en]as soluciones o corte de energía, debido a la diferencia de cota entre sí, permitiendohaspasar flujos de soluciones por drenaje desde el pozo de solución rica al pozo deemergencia.

CONSIDERACIONES PRACTICAS EN LIXIVIACION

Varios son los parámetros a controlar, para lograr los mejores resultados operacionales,entre ellos los relacionados con el comportamiento metalúrgico del mineral y los queestán relacionados con la configuración de las pilas y ciclos de riego.

La solución rica, debe cumplir exigencias de flujo, concentración de cobre, ácido ycontenidos de impurezas que de no controlarse perjudican las etapas posteriores deextracción por solventes y electroobtensión.

El aumento en el consumo de ácido incentivara la disolución de impurezas provenientesdel mineral, por lo que líeva implícito un desplazamiento del equilibrio de impurezas, lascuales ocasionan problemas en lixiviación al producir un cambio en las propiedadesfísicas de las soluciones y producir precipitados por cambios en el pH de las soluciones.El equilibrio de impurezas de las soluciones se establece mediante la regulación de lossulfatos del sistema. La eliminación natural de impurezas se realiza en él estruje de losripios, por lo que se debe evitar el lavado final con agua de ellos.

Es importante entonces controlar que el pH de la solución recolectada este en el rango de1.7-1.8. Este control es importante cuando existe sílice coloidal e hidróxidos, ya que ellosson los principales causantes de la formación de borra dispersa en la Sx. La sílice coloidalse produce por el ataque con ácido sulfúrico de la crisocola y se comporta como ácidodébil igual que las Oximas del extractante.

Es practica habitual en operaciones de lixiviación efectuar seguimiento, evaluación ycontrol de parámetros relevantes del proceso que determinan el mayor o menor éxito enlos resultados metalúrgicos y económicos del proceso global. Se debe prestar especialatención a actividades como:

. Análisis de las soluciones ricas generadas con relación a la presencia de sólidos ensuspención, coloides, fierro, cloro, manganeso, aluminio y sulfatos totales, para minimizarla formación de borras y arrastres en la Sx.

. Análisis de las recuperaciones metalúrgicas, consumo de ácido, extractante, diluyente,ditivos, agua de proceso, descarte de electrolito y consumo de energía.

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. Ariálisis de las soluciones ricas, en relación con las condiciones de concentración decobre y *ifu que le impone la Sx para mantenerse en su eficiencia máxima.

o Estr¡diar el comportamiento del fierro de modo que: Se mantengan en solución lascantidades necesarias para el comportamiento adecuado en la lixiviación de sulfuros y|as cantidades y proporción férrico/ferroso para producir las interacciones deseadas, encr¡anto a la regeneración de ácido, creación de condiciones oxidantes y a lacoprecipitación de impurezas. Evitar formación de precipitados fénicos coloidales quefomentan canalizaciones de soluciones y si se forman, debe permitirse él estruje del aguade esas precipitaciones. Evaluación del manejo por zonas de la pila y de la solución intermedia, que permiteajustar el ciclo de lixiviación según los requerimientos específicos de cada modulo y quetambién permite el control de las concentraciones de cobre y ácido, para ajustarlas a losrequerimientos de la Sx.

. Evaluación de los módulos de pilas, para disponer de la posibilidad de un rnariejodiscreto de mineral, de riego y efluentes. Se debe evaluar el perfilamiento de pisos preüoa la carga de mineral aglomerado, la altura de carga, tasa de riego, disposicion de laslíneas de riego, distribución de aspersores y terminación superficial de la pila.

. Análisis de la formación de capas freáticas e inundaciones localizadas, que setraducen en canalizaciones y deslizamiento del apilamiento. En especial se deben evaluarla disposición de las tuberías de drenaje de las soluciones efluentes, con relación adiámetros usados y separación entre ellas, además de permitir el libre desplazamiento delas soluciones efluentes para su rápida evacuación hacia las canaletas recolectoras,evitando el arrastre de sólidos y coloides que perjudican las etapas posteriores delproceso.

. Evaluación de las canaletas de efluentes, que permitan recolectar soluciones en unacanaleta decantadora general y dos canaletas para conducir separadamente solucionesintermedia y rica a sus respectivos pozos de almacenamiento.

. Comportamiento de los pozos de almacenamiento y administración de las solucionesintermedia y rica, con relación al traspaso de sólidos en suspención desde las pilaS. Enespecial el pozo de solución rica debe permitir la clarificacíón de las soluciones, tanto porsu configuración como por la disponibilidad de tiempo de residencia.

. Evaluación de los sistemas dosificadores de ácido y reposición de agua al refino ysolución intermedia, usadas en el riego del mineral. El ácido debe agregarserutinariamente en el circuito de intermedia y eventualmente en el pircuito de refino.

. Análisis de los sistemas de riego que permita aplicar soluciones refino o intermedia enforma individual o mezclados a los módulos que se desee.

. Evaluación de la capacidad de bombeo de solución intermedia al riego de pilas. Esrwnendable tener siempre una capacidad holgada de bombeo.

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. Evaiuación para tratamientos adicionales como por ejemplo adición de floculantes a lasoiucrón nca que sean compatibles con la fase orgánica. adición de tensoactivos a laIixirracrón para favorecer la permeabil idad del lecho, incorporación de fi l tros en línea desolución rica a Sx, etc..

I. . PREPARACION DE LA CANCHA

Es habitual que en algunas faenas, el perfi lamiento superficial de los módulos cisponiblespara cargar una nueva pila de l ixiviación no se realice.

Por lo general durante la operación de descarga de una pila por medio de un cargadorfrontal, este equipo efectúa un emparejamiento final de la cancha.

El cargador frontal no es él mas adecuado para efectuar esta operación y lo que realiza esun emparejamiento irregular y parcial, con lo que la cancha queda con desniveles quefinalmente conducen a aumentar el nivel de la capa freática al no evacuar oportunamentelos efluentes desde la base de la pila hacia las canaletas recolectoras.

El mayor nivel de la capa freática, producirá canalizaciones, inundaciones localizadas ydeslizamiento de taludes, que conducen a una serie de alteraciones operacionales conperdida de la eficiencia en esta etapa y las posteriores de Sx-Ew. Incluso se puede llegara bajar la tasa de riego para permitir el adecuado drenaje de las soluciones, que altera larazón de l ixiviación y los tiempos de l ixiviación establecidos.

La recomendación, es que se implemente como procedimiento rutinario el empleo de unamotoniveladora para efectuar el perfilamiento superficial y terminación final de la canchade lixiviación previa a la carga de una nueva pila.

El operador debe solicitar la preparación de la cancha de carguio antes de ingresar unanueva pila. La cancha debe presentar una superficie pareja, con adecuada pendientehacia la canal recolectora de soluciones y que incluye una zanja por el costado de la pilaen carga para conducir las soluciones que afloran en la base del talud.

I I . . FORMACION DE UNA PILA

La carga del aglomerado para formar una pila, hasta la altura previamente establecida porlcs estudios metalúrgicos, puede realizarse con apilador autopropulsado, correas'- 'ansportadoras o cargador frontal. La terminación superficial que se alcance depende del3:- 3o que se uti l ice y del control en la operación de carga.

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D=*<:e un punto de vista practico, la formación de una pila mediante el uso de cargador+o,nia en reemplazo de un apilador o correas transportadoras, no permite la formación der¡r¿ superfioe pareja, pero al menos se debería evitar la formación de protuberancias yval.ies que impiden posteriormente una adecuada distribución de las soluciones y suDercolación a través del lecho.

Una deficiente terminación conduce a inundaciones localizadas y canalizaciones quedebil itan los taludes e impiden una operación eficiente de las parri l las de riego,manifestadas en fi l traciones en los acoples y mal funcionamiento de los aspersores deriego, lo que produce no solo alteraciones operacionales severas srno que obligan a uncontrol e intervención frecuente del operador, desviando su atención de controles en otrasáreas que perjudican la operación general y alteran los procesos posteriores La soluciónrecomendada es exigir que no se sobrepase la altura establecida de carga, que permitiráal cargador frontal alcanzar una terminación superficial de mejor calidad.

El operador asignado a la operación en la carga de una pila, deberá efectuar en eltranscurso de su turno las siguientes actividades:

. Limpiar todos los tubos ubicados bajo el muro a lo ancho de la pila.

. En inicio los camiones depositan aglomerado a lo largo de la pila y sobre el drenaflex.

. Realizar un control riguroso de esta operación.

. lnstalación y protección de tuberías de drenale.

. Control de la carga y altura de la pila.o Control de descarga de camiones.. Tendido de tuberías de riego.. Retiro de tuberías de riego de pilas a desripiar.. Construcción tazas y canales conductoras de soluciones de percolacién.

Será responsabil idad del operador de l ixiviación verif icar la calidad del aglomerado encuanto a su granulometría, temperatura, aglomeración y proporción de finos, dosificaciónde agua y continuidad del circuito de transporte. Cualquier observación deberá sercomunicada al maestro superior para su conocimiento y acción.

Antes de iniciarse la carga de una nueva pila, se recomienda demarcar el área a cargarpara mantener uniformidad respecto de las otras pilas, considerando como limite lasplacas divisorias de la canal recolectora de soluciones de percolación y una distanciamínima de 3 m. desde el frente de la pila. Posteriormente se procederá a la instalación dela tubería de drenaje en un largo inicial de 10 metros y una separación entre ellas de 1metros. Deberá fijar además su alineación y protección, cubriéndola cada 2 metros conaglomerado para evitar la obstrucción con derrames del cargador.

Los parámetros iniciales de formación de la pila, deben ser registrados en el l ibro denovedades, indicándose la distancia entre tuberías de drenaje, altura de la pila, t ipo demineral y hora de inicio de la carga.

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E¡ cagdü debe tomar el aglomerado desde la cancl'ra, no llenando el balde para evitarc*h dd aglomerado. Se acerca al talud de la pila sin pisarlo y lo descargacrildosamente para no romperlo. La construcción se realiza manteniendo un frentelumgeneo. Se debe evitar derrames del aglomerado y su remanejo.

la carga del mineral aglomerado por medio del cargador frontal debe ser de tal forma querxl genere valles distanciados que signifiquen canalizaciones de riego y acumulación definos una vez puesta en riego la pila. Para asegurar la altura máxima de carga de la pilase debe mantener balizas de altura en la zona de carga.

Al segundo turno de iniciada la carga de la pila, deben instalarse ias tuberías de riego consus respectivos aspersores y tipo de boquilla, los cuales se fijan a través del programa deriego o por instrucciones directas del maestro superior.

El mineral cargado en la pila, entra en riego con solución intermedia después de 24 trcl-lasde reposo, en esta etapa el operador debe tener especial cuidado de lograr a través de laregulación de la válvula el caudal y presión necesarias a objeto de no presentar zon€lssecas y regar sólo a mitad de talud, evitándose la perdida de solución. En caso depresentar zonas secas, debe detener el riego y mover las tuberías, ajustando finalmentela verticalidad de los aspersores. El aumento de la tasa de riego del sector podráefectuarse de acuerdo a instrucciones del maestro superior.

Las indicaciones de habilitación de aspersores y puesta en riego del sector de la piladeben registrarse en libro de novedades, indicando hora, número de aspersoresinstalados en la pila y tipo de boquillas usadas. El término de la carga de una pila deberegistrarse y comunicar al operador de chancado, para que registre el tonelaje de acuerdoal pesómetro, el totalizador final de agregado de ácido y agua, procediendo finalmente aresetear el pesómetro en el chancado para el inicio de una nueva pila.

ilr. - tMPULS|ON DE SOLUCTONES

Las bombas de riego tienen un papel importante en el proceso de lixiviacíón, por lo quees de responsabilidad del operador de lixiviación que operen en forma eficiente yadecuada. Las actividades normales en la operación de las bombas debe considerar:

POZOS ACUMULADORES

Realizar limpieza en los pozos acumuladores de solución, retirando cualquier materialcontaminante que pueda afectar el normal funcionamiento de las bombas de impulsión.

OPERACIÓN DE BOMBAS DE RIEGO

tlna vez instalada las bombas en el pozo acumulador, y efectuada su conexión eléctricacrr prueba de sentido de giro por parte de personal mecánico y/o eléctrico, el operadorüberá abrir las válvulas de riego y coordinarse con el eléctrico a fin que una vez sep¡gil en servicio las bombas, se realice la prueba de máxima abertura de válvufa

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cenr¡ t da según el amperaje máximo de las bombas. datos que deberán registrarse en elcro de novedades.

E caudal de operación de las bombas se ajustará según lo dispuesto en el programa denego o por instrucciones directas del maestro superior o el Jefe de Area.

En caso que una bomba falle en forma imprevista, o que se detecte una operaciónanormal y se decida su detención, el operador de l ixiviación deberá cetrat las válvulas deriego y registrar la situación en el libro de novedades.

Todo operador de l ixiviación deberá registrar al inicio y al f inal de su turno las lecturasacumuladas e instantáneas de los flujómetros en los riegos de solución reflno. intermediay agregado de ácido.

El operador de l ixiviacíón deberá chequear y ajustar de acuerdo al programa de negc loscaudales de operación de los riegos con solución refino y solución intermedia Es suresponsabil idad el inspeccionar durante su turno la operación de las bombas de rieEopara detectar anormalidades.

ACIDO EN SOLUCIÓTV ¡ruTCNMEDIA

Una Vez efectuado el análisis en laboratorio de las soluciones de riego, el operadordeberá ajustar la adición de ácido en solución intermedia, según dosificación especificadaen el programa de riego.

IV. . REGADO DE PILAS

Como actividad prioritaria, el operador de l ixiviación deberá verif icar y ejecutar lasinstrucciones según el programa de riego, a fin de darle cumplimiento, a través de unrecorrido e inspección en terreno.

Deberá prestar especial atención en la inspección a los siguientes aspectos para cadapila, comenzando siempre por aquellas pilas más nuevas hasta las pilas más antiguas.

. Etapa de l ixiviación - Si la pila esta con riego de solución refino o intermedia, si estaen reposo o en estruje.

. Percolación de soluciones - Si la pila está percolando a solución rica o intermedia.

. Operación de aspersores - Verificar el correcto funcionamiento de todos losaspersores de la pila, evitando su obstrucción, f i l traciones o riego sectorizado.

. Tasa de riego - Verif icación de las presiones de riego, a través del control del*:rórnetro ubicado en la tubería de riego para una pila determínada.

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. AJineamiento líneas de riego - Controlar el alineamiento de las líneas de riego dee ? a ¡' a verticalidad de los aspersores en cada pila.

. Anegamientos - Inspeccionar la superficie de las pilas. para detectar y corregir losanegamientos localizados que se produzcan.

. Riego de taludes y su estabil idad - Controlar el riego de taludes, evitando que lasolución sobrepase la mitad del talud, con el f in de impedir derrumbes posteriores.

o Filtraciones en líneas de riego - Detectar y corregir f i l traciones que se produzcanen los acople de las líneas de riego, como en las conexiones a los aspersores

. Arrastres de sólidos - Evitar que soluciones arrastren sólidos en suspención, paralo cual se debe construir tasa y canales conductoras hasta la canal de recolecciónr

. Válvulas de alimentación de soluciones - Verif icar el estado de las válvr.rias oueregulan el f lujo de solución de riego, para evitar f i l traciones que corroen las válvulas

. Es de responsabil idad del operador de l ixiviación - detectar y corregir cualquleranormalidad, informando al maestro superior actividades pendientes o el no cumplimientodel programa de riego.

V. - PERCOLACION DE SOLUCIONES .

Las mayores alteraciones observadas en la etapa de l ixiviación dicen relación con laevacuación de las soluciones efluentes.desde la base de las pilas hacia la canal derecolección principal. Debido a la deficiente preparación de las canchas, previo a la cargade una nueva pila, las soluciones que drenan desde las pilas se acumulan entre el murode contención y la base de las pilas.

Esta situación se produce porque en la etapa de descarga de ripios, el cargador arrastraremanentes de ripios hacia los tambores, tapando las tuberías de evacuación instaladasen el fondo de los tambores y debil itando el piso adyacente, con lo cual este pierde lapendiente necesaria para favorecer la rápida evacuación de las soluciones y formadepresiones que facil i tan la acumulación de las soluciones a evacuar.

La acumulación producida en la base de la pila, aumenta el nivel de la capa freática contodas las alteraciones que ello genera y descritas anteriormente. Principalmente seproduce el desplazamiento de los taludes frontales hacia el muro de tambores, tapandolas vías de evacuación de las soluciones, las tuberías de drenaje arrastrando finos y barrohacia las canaletas de recolección.

E.sta situación altera toda la operación del área y obligan a trabajos adicionales al:cerador de l ixiviación, el que por las variadas actividades a realizar durante el turno y si

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no cuenta con apoyo de personal externo, efectúa reparaciones incompletas que nosolucionan completamente las alteraciones provocadas.

La solución re@mendada es exigir que la base de la pila formada, quede a lo menos a 3mebos de distancia del muro y que la terminación final de la cancha, usando unamotoniveladora asegure una superficie pareja y con pendiente adecuada, lo que facilitarala conexión de las tuberías drenaflex y las tuberías de evacuación. El operador delixiviación o su eventual apoyo, deberá verificar que todas las tuberías de evacuaciónestén limpias y de no ser así deberá limpiarlas antes de realizar la conexión entre latubería de drenaje que sale de las pilas y la tubería en el fondo de los tambores. Estaconexión deberá realizarse en lo posible usando tuberías corrugadas sin perforaciones.

Se sugiere que esta actividad se realice con luz natural, dadá la importancia que revistepara el proceso. Si otras actividades del área impiden al operador titular una dedicaciónpersonal, se deberá contar con personal de apoyo debidamente instruido.

Se recomienda la limpieza de las canaletas recolectoras de solución, que debería estarconsiderada como habitual dentro de los trabajos en el área, dada la influencia negativaque presenta el arrastre de finos y coloides en las soluciones a SX y en las soluciones deriego por obstrucción de aspersores. La inadecuada operación de los filtros que utilizanantracita también produce continuas deficiencias en la operación correcta de losaspersores, situación que debe corregirse mediante un programa de mantenciónoportuno y eficiente, que el operador de lixiviación debe exigir.

CONDUCCION DE SOLUCIONES DE PERCOLACION

Cuando comienzan a percolar soluciones desde una pila, se deben conducir estassoluciones desde la salida de las tuberías de drenaje hasta canal recolectora principal.Para ello el operador de lixiviación debe construir una taza y canales conductoras encada salida de las tuberías de drenaje para un libre recorrido de soluciones, minimizandoel arrastre de sólidos hacia canal recolectora.

MEDICION DE CAUDALES

Según instrucciones del Jefe de Area y cuando lo solicite, deberá realizarse un aforo decaudal para aquellas pilas que se encuentren percolando hacia solución rica. Estaactividad por ser especifica y no habitual, debe ser supervisada por el maestro superior,quien determina en terreno el procedimiento a seguir y de acuerdo a las medicionesobtenídas, intervenir en la tasa de riego para llevarla a los valores deseados, quepermitan una operación más eficiente.

POZO DE SOLUCION RICA

Es responsabilidad del operador de lixiviación, solicitar al maestro superior los resultadosde las concentraciones obtenidas de los análisis de laboratorio y registrar sus valoresotrro también consultar y ejecutar los cambios en las percolaciones a la canal desof.E¡ón rica, según el programa de riego.

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POZO DE SOLUCION REFINO

E operador de l ixiviación debe controlar la adición de agua de reposición al pozo desolución refino, actividad que por lo general no es continua y que permite mantener elnivel del pozo ante perdidas por evaporación.

VI. . TERMINO DEL RIEGO DE UNA P¡LA

El termino del ciclo de riego de una pila, lo determina la concentración de cobre en elefluente. Si la concentración es menor que 1 gpl la pila detiene su riego y se deja endrenaje, en caso contrario continua el riego hasta un próximo análisis.

Cuando una pila termina su ciclo de riego, pasa a un periodo de estruje por alrededor de24 horas, con el fin de permitir el escurrimiento de las soluciones remanentes desde elinterior de la pila.

Concluido el ciclo de regado de una pila, se debe despichar las líneas y luego de variashoras de drenaje el operador de lixiviación debe retirar todos los aspersores de las líneasde riego, revisando su estado de conservación y limpieza , para luego guardarlos en lugardisponible en el sector. En caso de encontrarse boquil las o aspersores defectuosos, seregistra en el libro de novedades, y se informa al maestro superior, con el objeto de servirde información para reemplazo y reposición.

Las líneas de riego deben ser desacopladas de la línea matriz de riego y retiradas de lapila, siendo ubicadas en un sector adyacente para ser usadas en las nuevas pilas enformación. Estas tuberías no deben interferir en la operación de descarga de ripios porparte del contratista. En el retiro de estas tuberías debería prestar apoyo el operadorexterno.

El operador de l ixiviación debe revisar el estado de las válvulas de control de flujo de lapila descargada, anotando las observaciones en el l ibro de novedades, para sumantención oportuna. Posteriormente debe efectuar la limpieza de la canal recolectora delas soluciones percoladas, extrayendo de ella los sólidos acumulados y evacuando lasolución a objeto de revisar el estado de la carpeta, registrando las observaciones en ell ibro de novedades e informando al maestro superior, con el f in de programar lareparación oportunamente. Terminado el periodo de estruje y desmontaje de la pila estaen condiciones de ser descargada.

VII , - DESCARGA DE UNA PILA

Las actividades relativas a la descarga de una pila, las coordina el maestro superior, de=cr-g.dc al programa mensual de descarga de pilas determinado por el Jefe de Area.

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La descarga de pilas las realiza personal contratista, disponiendo para de un cargadorfrontal y a lo menos 4 camiones de 15 Tm de capacidad. El mineral descargado sedenomina Ripio y es trasladado hasta el depósito de ripios en él tranque 4 para sualmacenamiento y posterior retratamiento, con elfin de recuperar el cobre remanente.

Se debe verif icar que la pila esta en condiciones de ser descargada, al no tenerinstaladas líneas de riego, además se debe revisar la humedad retenida por el ripio paradefinir su retiro. Esto ult imo se verif ica por el drenaje. Si aun existe drenaje de la pila, sedebe esperar que drene completamente y hacia canaleta de lLS. Si existe mayorhumedad del ripio en la zona del muro, mezclar el ripio de esta zona con ripio mas secodel sector opuesto al muro.

El operador del cargador debe asegurarse que al cargar el camión no tenga denames ensus costados y en le portalón y que no lleve trozos de tuberías de drenaje colgando.El operador del cargador debe realizar la descarga de una pila cuidadosamente, tratandode dejar la cancha de l ixiviación lo más pareja posible.

Durante la descarga de una pila, se debe realizar el muestreo del ripio para analizar elcontenido de cobre remanente luego de[ proceso de lixiviación. Esta operación se hace através de la diagonal de la pila, es decir¡ a medida que el cargador va sacando los ripios,el operador externo realiza un muestre(l cada 5 metros, extrayendo 3 incrementos en lasuperficie, parte media e inferior de la ¡iita. Se forma un compósito con todos los puntosextraídos. Por la relevancia que tienen el conocer los contenidos finales de cobre en elripio y lo riesgoso de la actividad en terreno el operador de l ixiviación debe extremar elcontrol en esta etapa.

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CARACTERIZACION METALURGICA

MINERALES OXIDADOS Y MIXTOS

1 . OBJETIVO

Se presenta el procedimiento operacional a seguir para la caracterización de una muestrade mineral, con el f in de conocer su comportamiento metalúrgico al proceso de l ixiviacióny determinar los principales parámetros que conduzcan a la obtención de resultadosadecuados al beneficiar el mineral en la planta industrial.

2 - MUESTRAS DE MINERAL

Para la caracterización de un determinado mineral, se debe disponer de una muestrarepresentativa de aproximadamente 300 kilos de mineral. La muestra deberá serhomogeneizada por cuarteo y roleos sucesivos, para formar 12 lotes de25 kilos c/u.

* 1 lote de 25 kilos se homogeneiza y por roleos y cuarteos sucesivos se obtendrá:1 kilo de mineral para análisis mineralógico.1 kilo para análisis químico de cabeza por cobre total, cobre soluble y fierro total.1 kilo para análisis granulometrico por fracciones de +3/8", +114", +1O#, +2O#, +1 00#,-100#, y análisis por CuT, cobre soluble y fierro total de cada fracción.2 kilos se utilizaran para caracterización física, que incluye determinar la humedadnatural de la muestra, la densidad del mineral y el ángulo de reposo.20 kilos se usarán para las pruebas de consumo de ácido a pH constante y barridos.

* 6 lotes de 25 kilos cada uno se usarán para las pruebas de l ixiviación en columnas." 5 lotes de 25 kilos cada uno se guardarán para eventuales pruebas adícionales.

La formación de lotes de 25 kilos, permitirá realizar pruebas en columnas con una alturade carga de 1 metro. En caso de requerir alturas mayores deberá aumentar el peso de loslotes, hasta un máximo de 50 kilos para la altura máxima de carga de las columnasexistentes en el laboratorio.

3. - CARACTERIZACION MINERALOGICA

La caracterización mineralógica comprende la determinación de especies en cada una delas 3 muestras de cabeza, mediante microscopía óptica de acuerdo a:

- Determinar especies de mineral y ganga asociada.

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- Tendencias esperables del tratamiento, referidas a la detección de consumidores deácldo como los carbonatos, l imonitas de fierro o alteraciones sericit icas. Además de ladetección de minerales perniciosos para los procesos hidrometalúrgicos tales comosil icatos alterados, hematitas y especularitas.

- Asociaciones entre minerales y ganga, como por ejemplo determinar asociaciones oentrecrecidos entre óxidos y ganga o sulfuros incluidos en ganga de sil icatos.

- Consistencia de la roca y especies que la afectan.- Tipif icación de los minerales presentes.

4. - CARACTERIZACION FISICA

La caracterización física consiste en la determinación de parámetros físicos relevantes yesta integrada por las siguientes determinaciones:

- Humedad natural del mineral.- Peso especifico del mineral.- Densidad aparente del aglomerado.- Humedad de impregnación, saturación, dinámica y curado.- Angulo de reposo del mineral, aglomerado y ripio.- Compactación del lecho.

5. . CARACTERIZACION QUIMICA

Para las muestras de mineral en estudio deberá efectuarse análisis de cabeza total yanálisis químico por fracciones granulometricas para +3/8", +114", +1O#, +2O#, +1OO# y -100#. Se determinara contenidos de cobre total, cobre soluble y fierro total. En el caso delos ripios residuales, se considera análisis por los mismos elementos y eventualmente sise requiriera análisis por fracciones granulometricas.

6. . CARACTERIZACION METALURGICA

La caracterización metalúrgica en laboratorio, debería incluir pruebas de consumo de ácidoa pH constante, pruebas de barrido de curado para determinar dosis óptimas de ácido yagua en las etapas de aglomeración y curado necesarias para completar la evaluación através de pruebas de l ixiviación en columnas.

6.1 - PRUEBAS DE CONSUMO DE ACIDO

Consiste en la determinación del consumo máximo de ácido del mineral y la máximadisolución de cobre esperable en condiciones ideales de tratamiento. Esta prueba consisteen un test estándar en un reactor mecánicamente agitado, donde el mineral congranulometria 1O0% -100# Ty. Se contacta con agua para formar una pulpa con 33% desólido, la que se agita durante todo el desarrollo de la prueba agregando ácido sulfúricopara mantener el pH constante en 2. El t iempo de l ixiviación empleado es de 2 horas. Una

vez oonddda la prueba, se realiza la separación sólido-líquido por filtración y la solución 'ñnd oHerúda se analiza por cobre, fierro total, ferroso, ácido y pH.

L+ pruebas de iso-pH, permiten obtener consumos de ácido mas reales respecto a loslasffienninados por el laboratorio químico,

sofrrciones para minimizar la disolucióncuanto se controla la acidez libre enpor

de impurezas que perjudican los procesosposteriores a la lixiviación e incentivan los @nsumos de ácido. El consumo de ácido asíobtenido es el máximo posible de obtener para el mineral en estas condiciones degranulometría fina, pero en la operación de lixiviación el consumo será menor a este valorpor la mayor granulometria del mineral que considera tratar tamaños 1W% -112".6.2 . PRUEBAS DE BARRIDO DE CURADO

Consiste en la determinación de la dosis óptima de ácido a usar en la aglomeración ycurado. Con la granulometria previamente definida, ,se evalúan las dosificaciones óptimasde ácido, capaces de producir un máximo de solubilización de cobre, sin introducirexcesos de ácido libre al sistéma. Los valores obtenidos en ellas reflejan la dosistécnicamente óptima, que produce el mayor efecto inmediato sobre el mineral, entérminos de disolución de cobre e inhibíción de la disolución de sílice y otras impurezas.

Estas pruebas consisten en humectar el mineral, agregando sucesivamente pequeñasporciones de agua y ácido, seguido de un roleo para homogeneizar la mezcla. Una vezcurado y aglomerado el mineral, se deja reposar por 24 horas, midiendo la densidadaparente y ángulo de reposo, y la'temperatura interior del aglomerado. Posteriormente, selava el material con agua, en una relación 1/1. Las soluciones así generadas se analizanpor Cu++, FeT, Fe*+, H+ y pH. El barrido de curado finaliza con el análisis de loscontenidos de cobre total, soluble y fierro por fracción granulometrica de los ripios.

La ejecución de las pruebas de curado a realizar a las muestras de minerales de Planta ElSoldado, deberá cumplirse a través de las siguientes etapas:

- I lote de 1 kilo se usará para determinar la dosis adecuada de agua requerida por elmineral para la formación de un buen aglomerado.

- 10 lotes de 1 kilo cada uno, se usarán para la determinación de la dosis óptima deácido sulfúrico, para lo cr¡al se usaran las dosis de ácido de 10 a 60 kg/tms.

- Los 7 lotes restantes de 1 kilo cada uno, se guardarán para pruebas adicionales, talescomo determinar el tiempo de curado óptimo del aglomerado formado con la dosisóptima de ácido.

- El procedimiento a seguir para cada una de las dosificaciones de ácido usadas es:- Cargar el mineral en una lona limpia de polietileno.- Para una dosis de ácido, humectar el mineral, agregando sucesivamente pequeñas

porciones de agua y ácido, seguido de un roleo para homogeneizar la mezcla.- Una vez curado y aglomerado el mineral se deja reposar por 24 horas.- Posteriormente,'el aglomerado se lava con 1 litros de agua agitando por 5 minutos.- Se agregan 5 gofas de nalcolite y se deja decantar el sólido sobrenadante.- La muestra se deja reposar por alrededor de 10 minutos, sacando posteriormente la

solución de lavado, enviándose a análisis químico por Cu++, FeT, Fe++, H+ y pH.- Ef sólido se filtra, seca y analiza por cobre total, cobre soluble y fierro total.

- 5f -

- Este procedimiento se repite para cada una de las dosis de ácido en evaluación. i

De los resultados obtenidos, se selecciona la dosis de ácido a aplicar en la etapa deaglomeración y para esta muestra se recomienda realizar análisis granulometrico de losripios lavados para fracciones +3/8", +114", +10#, +20#. +100#, -100#, para analizar cadauna por cobre total, cobre soluble y fierro total y estudiar el efecto sobre cada tamaño yobtener así una indicación respecto del ajuste adecuado del chancado.

6.3. PRUEBAS DE LIXIVIAGION EN COLUMNAS

El programa de pruebas para evaluar el comportamiento de un mineral determinado, sebasa en la uti l ización de columnas unitarias de 2 metros de altura por 14 cm de diámetro.Para cada una de las muestras de mineral, se efectuará una prueba de columna y sucolumna en duplicado, lo que significa la ejecución simultanea de a lo menos 2 columnasunitarias para cada muestra de mineral en estudió.

El diseño de las pruebas considera la alternativa actual de tratamiento en la Planta deOxido, es decir aglomeración y curado ácido, l ixiviación en pilas renovables con 2 ciclosde lixiviación, uti l izando en el primer ciclo como solución de riego solución intermedia y enel segundo ciclo solución de refino de la planta.

6.3.1 . AGLOMERACION Y CURADO ACIDO

La etapa de aglomeración y curado a realizar a una determinada muestra de mineral,debe cumplirse a través de las siguientes etapas:

- Seleccionar un lote de 25 kilos de mineral previamente obtenido.

- Cargar el mineral en una lona limpia.

- Preparar agua y ácido sulfúrico comercial, midiendo la densidad y pureza del ácido.

- Para una dosificación de ácido optima, determinadas por las pruebas previas debarrido de curado, humectar el mineral agregando sucesivamente porciones de agua yácido, seguido de un roleo para homogeneizar la mezcla.

- Una vez terminada la aglomeración, formar un cono y medir altura y diámetro del conopara la determinación del ángulo de reposo, además determinar la densidad aparentedel aglomerado.

- Pesar el aglomerado formado y cargarlo a la columna midiendo la altura de carga.

- Dejar reposar por al menos 24 horas antes de iniciar el riego de la columna.

- Todas las etapas anteriores deberán repetirse para formar una nueva columnaduplicado de la anterior.

- Dependiendo de las variables a evaluar en el mineral en estudio, el procedimientoanterior se repite, considerando cada columna con su correspondiente duplicado.

6.3.2 - LIXIVIACION EN COLUMNAS

Las condiciones operacionales serán similares y considera cargar 25 kilos de mineralagfomerado a una altura de 1 metro, a una tasa de riego de 20 ltlm2lh, hasta una razón delixiviación de 2.6 m3/tms.

Para una densidad aparente del aglomerado de 1.50 tm/m3, estos parámetros conducen aun tiempo total de lixiviación de 8 días.

Se cargan las columnas sin producír segregación de tamaños, se dispone la instalaciónpara el riego y percolación de soluciones.

Se preparan los estanques de recepci$n de solución percolada. Se mide y anota losvolúmenes de solución de riego y de effuentes y sus concentraciones de cobre, fierro yácido a los tiempos de muestreo c.ada24 horas durante todo el periodo de lixiviación.

Se construye la planilla de control, a partir de la que ,á g"n"r"n los gráficos siguientes:

o RecuPeracion por soluciones y consumo de ácido en función de la razón de riégo.. Recuperacion de cobre, aporte y consumo de ácido en función deltiempo.. concentración de cobre y ácido en el efluente en función del tiempo.

El desarrollo de las pruebas considera entonces la lixiviación inicial durante 4 días consolución de riego ILS generando solución rica o PLS.

La segunda etapa del ciclo de riego a partir del día 5 hasta el día 8 de lixiviaciónconsidera regar con solución refino generando solución intermedia o lLS.

El procedimiento siguiente esta referido a un set de 2 columnas, correspondiente a laevaluación mínima para una muestra de mineral.

SOLUCIONES DE RIEGO :

Para cada muestra de mineral en estudio, la ejecución de 2 columnas requerirá el empleode 65 litros de solución intermedia y 65 litros de solución refino, para los B días delixiviación considerados.

53

RECOLECCION DE SOLUCIONES DE RIEGO

Desde la Planta de Oxidos recolectar aproximadamente 200 litros de solución intermedia y200 lifos de solución refino, para que se requiere ocupar bidones de 50 litros decapacidad, los que una vez llenos deberán trasladarse hasta el laboratorio de óxidos encamioneta o grúa horquilla, con el apoyo de personal de !a planta.

PREPARACION DE SOLUCIONES DE RIEGO

Cuando las soluciones ILS y refino estén en el laboratorio, deberán ser trasvasijadas atambores de 200 litros de capacidad correctamente identificados, se homogeneizarán lassoluciones a través de agitación y se tomará una muestra representativa de cada soluciónpara su análisis químico por Cu++, FeT, Fe++, H+, pH, Al, As, Mn y Mg.

ALIMENTACION DE SOLUCIONES DE RIEGO

El riego de soluciones a cada columna comienza con soluciones intermedias por 4 díascontinuos, utilizando bidones de 20 litros de capacidad perforados en el fondo, donde seacopla una bajada de sueros que permíte una dosificación controlada de la solución deriego. El flujo de solución deberá ajustarse a 5.4 cc/minuto a través de la medición enprobeta graduada y su equivalencia en numero de gotas por minuto. Cuando se cumpla larazón de lixiviación de 1.3 m3/tms equivalente a 4 días de lixiviación, se deberá cambiarla solución de riego a refino planta hasta completar la razón de riego de 2.6 m3/tms o Bdías de lixiviación.

RELENO DE SOLUCIONES DE RIEGO

Después de iniciado el riego y cada 24 horas, se procederá a realizar el relleno de 20litros de las soluciones de riego, determinando por diferencia el volumen de solución deriego gastado diariamente por cada columna. Para realizar esta operación de relleno sedeberá preparar previamente la solución de riego en un bidón con tapa, para evitarsalpicaciones de la solución al subirlas a su posición de riego. El volumen de solucióngastado diariamente deberá ser registrado en la planilla de movimiento de solucionesdisponible para estos efectos. La solución sobrante de relleno deberá devolverse altambor de solución de riego que coresponda (ils o refino ), según el ciclo de riegoaplicado a la columna en el momento de la medición.

CONTROL DE FLUJO DE SOLUCIONES DE RIEGO

Durante todos los turnos y cada una hora, el operador deberá controlar el flujo de lassolüciones de riego en cada columna, de acuerdo con la tasa de riego definidainicialmente, es decir 20 lVm2lh, equivalente a 5,4 cc/minuto. En caso de diferencias coneste valor establecido se deberá intervenir en ef flujo de riego a través de la válvula decontrol en la bajada de suero utilizada. En general las mayores variacíones de flujo se

5,4

producen en horas de la noche, cuando la temperatura ambiente disminuye, por lo que lasmangueras y bidones de riego deberán protegerse con elementos aislantes quedisminuyan estos factores externos que afectan la tasa de riego.

MOVIMIENTO DE SOLUCIONES DE DESCARGA

Luego se procederá a medir el volumen de las soluciones de descarga, retirando losbidones de 10 l itros de capacidad que las contienen y reemplazándolos por bidonesvacíos claramente identif icados con el nombre de la columna que corresponda.

Luego de medir el volumen mediante probeta graduada de 2 l itros, la solución sehomogeneiza por agitación y se toma una muestra de solución de 200 cc para su análisispor Cu++, FeT, Fe++, H+ y pH.

Posteriormente se toma una muestra de la solución efluente correspondiente a un 5% delvolumen total de descarga y se acumula en un bidón de 2.5 l itros de capacidad comosolución compósito parcial, la que se muestrea y envía a análisis por Cu*+, FeT, Fe++,H+, pH, Al, As, Si, Mn y Mg, una vez que se complete el respectivo ciclo de riego, es decira los 4 y 8 días de l ixiviación.

La solución de descarga remanente de cada columna se almacena en un tambor de 200litros claramente identif icado, especialmente dispuesto para acumular todas las solucionesde descarga generadas durante el periodo de l ixiviación.

Cuando la l ixiviación termine, esta solución deberá homogeneizarse por agitación y tomaruna muestra representativa de 200 cc, identif icada como compósito global para su análisisquímico por Cu++, FeT, Fe++, H+, pH, Al , As, Si , Mn y Mg

Los volúmenes de solución ef luente medidos diar iamente, se registrarán en la plani l la demovimiento de soluciones, los volúmenes de compósitos parciales se registran en supropia plani l la y las muestras de solución para anál is is diar io, se registran en plani l las deanálisis químico para formalizar su envío al laboratorio químico.

DRENAJE DE SOLUCIONES

Una vez que la l ixiviación del mineral ha concluido, determinada por la razón de l ixiviaciónde las pruebas, se detiene el riego de soluciones y la columna se deja drenar por unperiodo de 24 horas. Cuando el periodo de drenaje se cumple, se mide el volumen dedescarga final y se completa el movimiento de la solución de descarga, muestreando lasolución de análisis diario y de la solución compósito parcial.

DESCARGA DE RIPIOS

Finalmente se procederá a medir la altura final del ripio en la columna, parcposteriormente descargar la columna, operación que siempre deberán realizar al menos 2personas, por los riesgos asociados a esta etapa. El ripio se pesa, luego se homogeneizay rolea a través de cuarteos para reducirlo a 4 muestras de 1 kilo cada una para análisisquímico, granulometrico, determinación de humedad y testigo. El ripio remanente esdescartado a través de la planta para su depositación en él tranque 4.

CARACTERIZACION DE LOS RIPIOS

Una muestra de 1 kilo de ripio se envía a análisis para determinación de humedad yanálisis químico por cobre total, cobre soluble y fierro total.

La segunda muestra se somete a lavado para retirar la solución impregnante y con elloobtener los contenidos de cobre y fierro que realmente quedan en los ripios, para asícompletar los balances metalúrgicos.

La operación de lavado de los ripios deberá seguir el siguiente procedimiento:

- El ripio se lava con 1 litros de agua agitando por 10 minutos.

- Se agregan 5 gotas de nalcolite y se deja decantar el sólido sobrenadante.

- La muestra se deja reposar por alrededor de 10 minutos, sacando posteriormente lasolución de lavado, enviándose a análisis químico por Cu++.

- El sólido se filtra y seca para posteriormente homogeneizar y dividir en2fracciones.

- Una fracción se envía a análisis como ripio lavado cobre total, cobre soluble y fierro.

- A fa otra frarción se le realiza análisis granulometrico para +3/8", +114", +1O#, +2W,+100#, -100#. Y cada fracción se analiza por cobre total, cobre soluble y fierro total.

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PREVENCION DE RIESGOS

Los riesgos en la operación de Lixiviación, comprometen al personal que realiza ycontrola dicha operación. El operador debe mantener en las mejores condiciones todas ycada una de las partes que forman los equipos y también los accesorios, durante laoperación de su turno está sometido a una gran cantidad de riesgos que son propios delos equipos y que pueden minimizarse, y otros que son propios del operador y que debenevitarse, cumpliendo las normas preestablecidas de seguridad.

Uso de equipo de seguridadEl equipo consiste en una serie de implementos destinados a dar protección a laspersonas, brindando la seguridad de que su cuerpo no será dañado en el transcurso desu trabajo. En el área de fixiviación, el equipo incluye casco de seguridad, proteccíón a lavista, guantes de cuero, calzado de seguridad y tenida de trabajo adecuada. Todos estoselementos son de uso permanente y obligatorio, existíendo otros que no se usanhabitualmente, sino que cuando la ocasión lo requiere, tales como; cinturón de seguridad,botas, guantes de goma, ropa antiácida, mascara facial, etc.

Entrenamiento práctico y oralEl operador debe recibir capacitación operacional y respecto de la prevención de riesgos,antes de trabajar en el área de lixiviación.

Predisposición para el trabajoTodo operador de equipos, debe tener antes de enfrentarse a la tarea cotidiana, un buenestado de animo y la mayor concentración en su trabajo. Una mínima distracciónpuede ser causa de accidentes.

Herramientas adecuadasEs aquella que, además de estar destinada aestado.

T¡POS DE RIESGOS

la operación, se encuentren en buen

Riesgos de caÍdas al mismo nivelPropios de pasillos sucios por materiales como: agua, herramientas, aceites o desechos.Se evitan manteniendo los lugares aseados, ordenados y bien íluminados.

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Riesgos de caídas a distinto nivelSe producen por barandas y escaleras en mal estado, acumulación de material, faltade parri l las o pisos, perforaciones en pisos indebidamente protegidos y sinseñalización. Se evitan manteniendo limpieza, buena iluminación, accesos l ibres yseñalización en zonas crít icas.