Resumen [1] [2]

Para procesar un tipo de mineral es importante comprender el recurso de que posee mediante

anlisis tanto qumicos como geolgicos, luego de comprender el recurso que se pose se comienza

disear un programa de pruebas apropiado, donde la prueba inicial debera realizarse a muestras

con diferentes caractersticas litolgicas. Una vez que se encuentre terminado el modelo detallado

de la roca, las pruebas de columna para conocer el comportamiento del mineral durante la

lixiviacin pueden llevarse a cabo para distintos compuestos. Estos compuestos debiesen incluir la

mayor cantidad de tipos de rocas respecto a su distribucin, tanto en seccin transversal como en

lo ms profundo.

Una vez que la evaluacin de recursos determine que el tratamiento puede potencialmente ser de

lixiviacin en pilas, los objetivos principales del programa de pruebas debe ser determinar:

1) Nivel general de extraccin versus la unidad litolgica, profundidad y ley del mineral

2) Recuperacin versus el tamao del triturado

3) Potencial produccin de finos con el triturado

4) Degradacin de la ganga sobre la lixiviacin

5) El consumo de cido y el efecto del tamao de la partcula

6) La qumica clave de la solucin de equilibrio

7) La prctica comercial de las pilas de lixiviacin

Para el desarrollo del programa de pruebas se consideran importantes los siguientes tems a

considerar:

1) Coleccin de muestras

2) Tipos de mineral

3) Preparacin de la muestra

4) Tipos de pruebas

5) Altura de la pila

6) Interpretacin y escalamiento

Coleccin de muestras Es bueno tener una coleccin de minerales que se considere una muestra representativa para

poder realizar las pruebas y as desarrollar satisfactoriamente la pila de lixiviacin. Mientras esto

no se realice, la nica opcin para mitigar es ser muy flexible con la hiptesis de diseo de la

solucin impregnada (PLS), el grado, el tiempo y el rea de lixiviacin.

Los nuevos mtodos de perforacin y muestreo permiten evaluar el contenido de cobre total y

cobre soluble y permiten adecuar el modelado de grados del yacimiento. De todas formas solo el

perforado de ncleo es capaz de entregar la informacin necesaria para desarrollar el modelo de

tipo de roca requerido para el desarrollo del diseo de una pila de lixiviacin de bajo riesgo.

Tipos de mineral

Un entendimiento adecuado de la mineraloga es sumamente importante para el diseo del

programa de pruebas de trabajo. La respuesta metalrgica, tanto en el tiempo de extraccin como

en el consumo de cido, puede ser completamente diferente para minerales oxidados o por el

contrario para secundarios, de transicin, y minerales de sulfuros primarios.

xidos Minerales oxidados o minerales formados en un ambiente oxidante pueden ser tratados de muchas formas. Algunos minerales oxidados como la malaquita y la azurita se

pueden lixiviar extremadamente rpido. Luego la crisocola es la ms rpida de disolver. De

todas formas, la lixiviacin de la mayora de los xidos es dos o tres veces ms rpida que

la de los sulfuros primarios.

Una de las ms grandes diferencias entre el oro y el cobre en cuanto a pilas de lixiviacin

es el tiempo. El tiempo de recuperacin del oro para una pila de 6 a 15 metros es de 60 a

150 das, cuando para poder recuperar un nivel similar de cobre soluble se requiere de

150 a 300 das. Para los minerales suprgenos de cobre este tiempo asciende de 300 a 900

das dependiendo del grado del yacimiento. Esto se debe por lo general al impacto que

general el alto contenido de finos naturales como la arcilla, la degradacin del yacimiento,

y los altos niveles de reactivo necesario para disolver y desplazar ms masa.

Sulfuros: La mineraloga de los sulfuros de cobre, especialmente los secundarios que se presentan como posibles candidatos a lixiviacin, es muy compleja. Una gama amplia de

minerales de cobre primarios como la calcopirita o la enargita, o los minerales de cobre

secundarios que son sometidos a oxidacin son complejos. Cada mineral tiene su propio

nivel de solubilidad, donde la cintica de disolucin se encuentra limitada por la gran

cantidad de productos reaccionantes.

La disolucin de minerales sulfurados es electroqumica en la naturaleza, requiere la

presencia del in frrico generalmente en sulfuros de nivel medio. Es necesario del

comportamiento de oxidacin cataltica de la bacteria Acidithiobacillus ferrooxidans a

45C.

La experiencia comercial indica que con aeracin forzada incrementa, en la mayora de los

casos, entre un 3% a un 8% la extraccin sobre los 300 a 500 das para yacimientos de

cobre con contenido de 1,2% de cobre total comparado con la aeracin no forzada.

Preparacin de la muestra Se debe tener ms de una muestra para realizar las pruebas. Las pruebas por lo general se deben

realizar en distintas columnas para comparar los resultados y determinar que parmetros se

pueden variar para optimizar el proceso. Algunos de los parmetros que se pueden modificar con

este tem incluyen mtodos de pretratamiento de cido, razones de aplicacin de soluciones

variadas, el tamao de triturad tipo de roca, entre otros.

Tipos de pruebas

Una aproximacin tpica recomendada puede ser como lo siguiente:

Primera conducta mineralgica y pruebas de diagnstico para determinar el contenido

cobre soluble y el consumo de cido en ensayos de pulpa para caracterizar el mineral por

litologa y con profundidad y rea transversal. (Resultado de la evaluacin de recursos)

Prueba de conduct bottle roll para la caracterizacin preliminar de las especies solubles

y consumo de cido para grano grueso (posible prueba de esttica)

Prueba de mini columna (1,5 a 2 metros) en ciclo abierto para pruebas de opciones de

pretratamiento de cido y solubilidad general a un par de tamaos de triturado

Pruebas en columnas comerciales profundas de gran dimetro en ciclo cerrado con

extraccin por solvente para identificar el efecto del tamao del triturado, el grado del

mineral versus las relaciones de recuperacin, el esquema de pretratamiento de cido, el

control del pH, qumica del hierro, acumulacin de las impurezas y mejor estimacin

global del consumo de cido.

Pruebas piloto a gran escala, si se considera necesario.

El ensayo de consumo de cido y esquemas de tratamiento previo se basa en pruebas empricas

desarrolladas por laboratorios particulares.

Tests

Cobre soluble y contenido de hierro y consumo de cido de la red ganga El paquete de datos analticos inicial solicitado en intervalos de perforacin del agujero es

importante en la definicin de no solo el recurso de cobre total, sino que tambin el potencial del

recurso para ser lixiviado en pila. De esto se obtiene un conocimiento previo del contenido de

mineral soluble, el consumo de la red de ganga y el contenido de hierro cido soluble.

Bottle roll test Este test realizado para granos gruesos (sobre los 12 mm de dimetro) tiene una pequea utilidad

para el panorama general. Estos son indicativos de la facilidad del cido y, en el caso de los

depsitos de sulfuros, el contenido frrico soluble. El pH utilizado es entre 1,5 o 1,8 para los

ensayos del test de consumo de cido en la pulpa, lo que debiese ser 2 a 4 veces ms grande que

el utilizado realmente en algunas pilas.

Otro problema de este test es la degradacin que puede tener lugar debido al desgaste, que

compromete los resultados.

Mini-column tests (< 1-2 m de profundidad) Estas pruebas son generalmente usadas para determinar las tcnicas de tratamiento previo del

cido y tener una nocin de los efectos del tamao de triturado. La informacin del test se entrega

rpidamente.

Full comercial depth tests Todas las pruebas que buscan desarrollar una pila de lixiviado exitosa tienen incorporada una

prueba de columna de ciclo cerrado aproximndose mucho a las utilizadas a nivel comercial. La

relacin del pH, el cido libre, la qumica del hierro y el potencial son algunos de los parmetros

que se pueden observar.

Larger scale pilot heap tests Es necesario entender las limitaciones de los ensayos, ya que a veces no entregan la mejor

informacin que la planeada con el test de columna, debido a los siguientes problemas:

La muestra no es representativa

Imposible construir de la misma manera que una pila comercial

Mejor atencin a la solucin de aplicacin

Mejor oxigenacin

Gran atencin en los detalles

Algunas ventajas de la prueba piloto a gran escala:

Entrenamiento del operador

Muestreo bajo condiciones climticas

Las pruebas ROM requieres ensayos largos

Realizar las pruebas bajo condiciones reales de mtodos de ubicacin del mineral

Potencialmente mejor financiamiento para proyectos

Pruebas de pilas de lixiviacin a gran escala:

Altura de la pila En cuanto a la altura ideal de las pilas, siempre es mejor disear el proceso analizando las variable

como la mineraloga, reactivo disponible, caractersticas hidrulicas. Las operaciones de menas

suprgenas tiene resultados de lixiviacin satisfactorios a una profundidad de 10 a 12 metros.

La uniformidad de la distribucin del tamao de la partcula, con el triturado y la aglomeracin de

cido que proporciona, pueden extender la profundidad trabajable mejorando las caractersticas

de la percolacin. Si el reactivo puede ser provisto en el mismo lugar, como la oxidacin bacterial

de pirita y hierro ferroso junto al uso de aeracin forzada, combinado con un buen

comportamiento hidrulico, se puede tolerar grandes profundidades. Los xidos de alto grado

(entre 2 a 4%) de cobre, especialmente la malaquita y la azurita, pueden necesitar ser lixiviadas a

menos profundidad para controlar el pH y mantener el cobre en solucin. Estos minerales

consumen cido en grande cantidades, agotando pronto el cido libre. El contenido excesivo de

finos puede ser otro factor determinante a la hora de disear la altura de la pila.

Una clave para entender las ventajas y desventajas que acarrean las diferentes alturas que puede

adoptar la pila es conocer la capacidad planta y el nivel de extraccin cuando se est considerando

un tiempo de residencia ms largo permitido.

Interpretacin y escalamiento Es prcticamente imposible combinar e incorporar en una sola prueba de columna las condiciones

de equilibrio que se necesitan en realidad. Adems, los cambios en las condiciones del ambiente

como la temperatura y la altura, no se puede alcanzar a menos que la prueba se realice en el sitio.

Es importante entender la ineficiencia que se da entre las pilas de lixiviacin y las columnas. Segn

el autor no existe gran diferencia entre las columnas de dimetro pequeo o grande, pero si

tienen mejor representatividad que las pilas en la actualidad.

En las siguientes figuras se encuentra el comportamiento de laboratorio de las pruebas

comparado con los datos reales obtenidos en el lugar.

La mayora de las diferencias estn relacionadas a las limitaciones del reactivo en contacto con el

mineral.

Un buen diseo debe anticiparse a una gama de ineficiencias y de factores de uniformidad y

proveer suficiente tiempo para tratar con estas variables.

Existen limitaciones con respecto a la condicin fsica y uniformidad de los parmetros de la pila,

independiente del mineral. Algunos parmetros que se esfuerzan por conseguir la uniformidad

son:

1) Grado del mineral

2) Caractersticas del consumo de cido

3) Aplicaciones de la solucin, especialmente a diferentes profundidades del mineral

4) Distribucin de la superficie y humedad

5) Uniformidad en la permeabilidad

6) Uniformidad en la adicin de cido, a travs de la aglomeracin, si el tamao de triturado

lo permite

7) Tamao de partcula

En las siguientes figuras se encuentra el rango de recuperacin que se espera para una lixiviacin

comercial de 6 a 8 metros de pila, para xido y mineral suprgeno con aproximadamente un 1% de

contenido de cobre soluble.

Diseo de una pila de lixiviacin Los aspectos ms importantes a considerar son:

1) Diseo conceptual de lixiviado

2) Diseo de almohadilla y revestimiento

3) Metodo de contruccin de la pila

4) Mtodo de aplicacin de la solucin

5) Diseo de extraccin por solvente y electrowining

6) Implementacin del proyecto

7) Asuntos de cierre

Influencia del tamao de partcula en la cintica de lixiviacin [2] Finalmente, luego de revisar las semejanzas entre resultado obtenidos con columnas y pilas de

lixiviacin, a continuacin se observa en la figura 6 un grfico que analiza el efecto que tiene el

tamao de la partcula en la recuperacin de cobre en una columna, a 30C con la solucin

indicada en el grfico.

A medida que el grano se vuelve ms pequeo, se encuentran ms sitios activos estn expuestos a

la solucin. A medida que se desarrolla el proceso de lixiviacin los reactivos penetran en el

triturado fino y as es posible extraer mayor cantidad de cobre soluble.

References

[1] R. E. Scheffel, Copper heap leach design and practice, Mineral processing plant design, practice, and control, pp. 1571-1599.

[2] Y. Z.-l. H. H.-p. C. Q.-y. Liu Zhi-xiong, Leaching kinetics of low-grade copper ore contaning

calcium.magnesium carbonate in ammonia-ammonium sulfate solution with persulfate.