Novedades en Lixiviación, Extracción por Solventes y Electro-obtención; Intermín; Antofagasta;...

Novedades en Lixiviación, Extracción por Solventes y Electro-obtención; Intermín; Antofagasta; Mayo 2005

NOVEDADES EN LIXIVIACION, EXTRACCION POR SOLVENTES

Y ELECTRO-OBTENCION

Carlos Avendaño V.


LOS OBJETIVOS GENERALES DE LAS INNOVACIONES DE TERRAL SON:

Los Objetivos Específicos son: Aumentar las eficiencias de proceso:

Por la obtención de mayores recuperaciones, o de la cantidad de especies recuperadas, o disminución de los consumos de reactivos. Optimizar el enfoque del negocio:Por el descubrimiento y análisis de los factores de riesgo de un negocio. Disminuir las inversiones:Mediante configuraciones de plantas y de equipos que saquen el mejor provecho posible del conocimiento y de los medios disponibles. Disminuir los costos de explotación:Por disminución de consumos, o mejoras de las soluciones ricas, o disminución de errores.

Mejoras medio-ambientales:Para evitar remediaciones y generación de pasivos medio ambientales.

Disminuir el riesgo y, Procurar maximizar el beneficio económico.



LA “METODOLOGIA TLM” (Targeted Leach Method)

* Los pasos tradicionales para evaluar una lixiviación en pilas implican análisis mineralógico, químico y otras determinaciones básicas, que son seguidas por pruebas en columnas bajo variadas condiciones de lixiviación para descubrir aquéllas que brindarán mejores resultados.

* Sin embargo, la experiencia real muestra que las condiciones de lixiviación identificadas por estos procedimientos rara vez son efectivas cuando se aplican en la práctica

* El enfoque de Terral:- Reconoce las características y el comportamiento del mineral, - Separa las condiciones que deben respetarse y los grados de libertad disponibles, - Concilia ambos aspectos y establece y logra un objetivo basado en los criterios económicos de una operación.



* Analiza las fuerzas motrices de la lixiviación de un mineral en contextos diferentes a los tradicionales,

* Intercala pruebas de columnas “Iso-pH” preliminares, para establecer las mutuas interacciones termodinámicas y cinéticas entre las recuperaciones metalúrgicas de cobre, la disolución de impurezas y los consumos de ácido y razones de lixiviación asociados a ellas,

* Define el contexto de una Planta de LX-SX-EW completa para evaluar la posible interacción entre las diversas secciones de la planta completa,

* Permite a los clientes definir las condiciones de calidad del PLS que desean obtener,

* Modela matemáticamente la mejor forma de conciliar las condiciones de procesos para cumplir con los objetivos del cliente y para lixiviar en condiciones óptimas, y

* Realiza pruebas de verificación del cumplimiento de los objetivos.


Fig. Nº 1RECUPERACION VS. TIEMPO DE RIEGO

0

10

20

30

40

50

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0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65

Tiempo de Lixiviación (días)

% R

ec

up

era

ció

n d

e C

u (

Cab

. R

ec.)

Recuperación Iso pH Recuperación Col. Modelada Recuperación Referencia Cliente

MuestraTerral-Estudios




Fig. Nº 2RECUPERACION VS. RAZON DE RIEGO

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100

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4

Razón de Riego (m3/TM)

% R

ecu

per

ació

n d

e C

u

0

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200

Recuperación Iso pH Recuperación Col. Modelada Recuperación Referencia Cliente

Cons. Acido Iso pH Cons. Acido Col. Referencia Cons. Acido Col. Modelada

MuestraTerral-Estudios

Co

nsu

mo

Net

o A

cid

o k

g/T

M

Recuperación Adicional

Ahorro de Consumo de Acido

Ahorro de Bombeo de Soluciones

Otras ventajas:- PLS más limpio- PLS con mayor pH => Mayor T.N. en SX- Menos impurezas en PLS

Columna Iso-pH de Estudio

Columna Modelada

Columna de Referencia Industrial



REFERENCIASCondición Prueba Mod. 1,2m: Cur./PLS/ref. p/5,5 g/l

Esquema de Riego Pulsante Continuo Pulso 50% y reposo 1d/2m

Item UnidadLey Cu Columna % Cu tot. 0,97 1,01 1,02Ley Fe Total % Fe tot. 5,05 4,80 5,01Alt. Columna m 1,01 1,20 1,20Densidad Aparente Kg/l 1,53 1,50 1,50T. Riego Instant. Promedio l/h/m2 10,07 7,40 6,13Tasa Riego Promedio l/h/m2 4,28 7,40 2,88Evaporac. Promedio l/m2/día 8,62 -4,68 1,05Período Total de Avance Prueba días 29,00 34,00 60,00Razón de Riego Total m3/TM 2,23 3,83 2,32Recuperac. Cu (solución) % 80,02 70,86 80,24Idem (resp. Cu soluble hasta CN-) % 82,45 77,52 82,68Aporte Total de Acido Libre Kg/TM 125,66 79,90 50,34Cons. Total Acido Libre Kg/TM 124,51 77,55 49,26Cons. Ac. Total (libre/comb.) Kg/TM 80,81 60,95 146,26Cons. Acido Ganga Kg/TM 112,53 66,53 36,60Recuperac. Fe (total) % 25,56 -8,21 -6,89Recuperac. Fe (total) Kg/TM 12,91 -3,94 -0,03Recuperac. Al (total) Kg/TM 6,93 0,37Recuperac. Mg (total) Kg/TM 5,35 1,38

Item[Acido libre]riego gr/lt 45,22 13,04 14,55[Acido total]riego gr/lt 45,22 41,36 73,79[Cu+2]riego gr/lt 0,00 1,01 1,28[Fe t.]riego gr/lt 0,00 13,58 5,32[Fe+3]riego gr/lt 0,00 3,35 2,70Eh riego mV 551 616 653,07[Acido libre] percol. gr/lt 0,56 0,69 0,49[Acido total] percol. gr/lt 21,99 36,47 18,98[Cu+2]perc. Seg./solución gr/lt 3,81 2,96 5,09[Cu+2]perc. Seg./sólidos gr/lt 3,81 1,94 3,74[Fe t.]percolado gr/lt 6,33 13,78 4,05[Fe+3]percolado gr/lt 5,07 8,03 4,04Delta[Eh] (percolado-riego) mV 25 35 208,50Delta[Cu+2] (percolado-riego) gr/lt 3,81 1,95 3,81

Promedio Promedio Promedio

Tabla Nº 1

ANTECEDENTES DE PRUEBAS

Columna Iso pH Col. SimulaciónColumna Referencia



CONFIGURACION DE UN SISTEMA LX-SX-EW BALANCEADO (POR RECIRCULACION DE PLS ACIDULADO)

Curado

Mineral

Etapas SX Extracción

Acido (eventual)

S. Rica

Refino

Agua

Ref. a S. Rica

S. Rica a S. Rica

Ref. a S. Rica

Agua a S. Rica

Ácido

Agua (eventual)

Ácido

Descarte Electrolito

Etapas SX Re-Extrac.

Etapa SX Lav. Org.

Nave EW

Tk. Org.

Agua

Org. Carg.

Ácido

Agua

Org. Desc.



Análisis Simulaciones c/PLS Objetivo RealRecuperación Cu (por soluciones) % 80,02 80,24Consumo Total Acido Kg/TM 43,99 49,26Consumo Acido Ganga Kg/TM 30,64 36,60Razón de Riego Total gr/lt 2,21 2,32Días Totales Sólo Riego días 36,77 59,00Razón Riego con PLS m3/TM 0,44 0,40VolumenPLS Total Drenado l 33,17 34,42

[Cu+2]PLS a Riego gr/lt 5,65 5,25

[Cu+2]PLS a SX gr/lt 5,65 5,09[Ac. Libre]PLS a Riego gr/lt 0,10 0,10[Ac. Libre]PLS a SX gr/lt 0,50 0,49[Fe tot.]PLS a SX gr/lt 5,00 4,05pHPLS a SX 2,35Razón de Riego con Refino m3/TM 1,76 1,84Días de Riego c/Refino días 26,43 49,00

[Cu+2]Refini a Riego gr/lt 0,45 0,45[Ac. Libre]Refino a Riego gr/lt 17,83 17,56[Fe tot.]Refino a Riego gr/lt 5,00 5,41

Tabla Nº 2COMPARACION DE OBJ ETIVOS Y RESULTADOS


EL ENFOQUE “BC” (Business Configuration)

• Este enfoque se sitúa en el ámbito de las metodologías de la ingeniería de los proyectos.

• Todo proyecto se aborda para obtener ganancias y lo que se opone a este objetivo debe ser considerado como un riesgo.

• Los factores de éxito y de riesgo se evalúan en las etapas conceptuales de armado y estudio del negocio y bajo un prisma económico


Establece las configuraciones generales de procesos de pilas y plantas y desarrolla otros aspectos de detalle y calcula los balances de masa.


Diseña los equipos e instalaciones que implementan la planta según las alternativas consideradas, limitadas por el nivel de precisión de la información disponible.

Calcula las demandas de materias, energía y consumos de servicio, consistentes con procesos y configuración, para deducir los costos directos de las alternativas consideradas.

Calcula las inversiones de las configuraciones alternativas de planta e infraestructuras, usando bancos de datos o cotizaciones para conciliar los cálculos con el nivel de precisión de la información base.

Establece la organización de cada alternativa –tal como dotaciones y demandas de servicios externos- para calcular costos indirectos.

Calcula los índices econométricos de las alternativas de enfoques del proyecto, para compararlas en los escenarios pertinentes.


El “Enfoque BC” cuenta con módulos de cálculos que se traspasan información mediante enlaces para mantenerla permanentemente coordinada y reducir las revisiones por cambios, para economizar tiempos y costos:


* Módulo de Configuración Plantas y Balance de Masas.* Módulo de Configuración de Pilas de Lixiviación.* Módulo de Pre-Dimensionado de Equipos e Instalaciones.* Módulo de Cálculo de Inversiones.* Módulo de Cálculo de Costos.* Módulo de Cálculo de Indicadores Econométricos.* Módulo de Diseño de Detalles de Equipos.


Etapa de Armado del Negocio:Los objetivos del primer ejercicio de cálculos son mostrar las implementaciones del proyecto, para descubrir los factores de riesgo causados por altos costos de inversión u otras causas.


* Se efectúan ejercicios de cálculos del proyecto con los antecedentes disponibles, respecto de la producción deseada, o de la tasa estimada de tratamiento de mineral y los de la información metalúrgica o de cualquier otro aspecto que limite o condicione el proyecto.

* Se modelan en paralelo las alternativas de configuración, de capacidad o de otro tipo, principalmente relativas a balances de masas e implementaciones para distintos enfoques de procesos.

* Lo importante de la solución del módulo de balance de masas (de las alternativas que se estudian), es que para construirlo y resolverlo en realidad se adoptan las decisiones sobre la configuración del proyecto.



Los comentarios, observaciones y correcciones al primer ejercicio de armado del negocio, llevan a nuevos y sucesivos ejercicios para:

- Explicar al propietario los avances del proyecto, para incorporar sus indicaciones, restricciones, percepciones y ensayar las soluciones que proponga o desee.

- Atender los factores de evaluación e iniciar el descarte, hasta elegir la “mejor”, en base a factores objetivos.

- Aunque la ingeniería sólo es un factor del armado del negocio en la etapa, deja el proyecto conceptualizado, con los factores de riesgo controlados y con grados de flexibilidad para imprevistos.

- Bajo los conceptos tradicionales de la ingeniería, parecerá haberse efectuado una “ingeniería conceptual” avanzada en los temas técnicos, a un nivel entre las etapas de ingenierías Básica y de Detalle.


Etapa de Diseños:

Los elementos del “Enfoque BC” pueden usarse perfectamente para formular los documentos oficiales tradicionales de ingeniería, tales como: planos especificaciones, informes y otros.

En esta etapa se recurre a los módulos de diseños de detalle, con la información de la alternativa elegida como la mejor.



OTRAS NOVEDADES EN LIXIVIACIÓN

Prácticamente todas las novedades tienen relación con la “Metodología TLM”. En algunos casos como sus fundamentos y en otros casos como consecuencias.

Control de Interferentes.Un fundamento del “TLM” es un reconocimiento más cuidadoso del mineral. De ese reconocimiento aparecen varias especies naturales que interfieren con el proceso de la lixiviación, entre los que se encuentran:


Control de Interferentes * Reductores:

Especies que son capaces de precipitar el cobre previamente disuelto por los reactivos, por lo que el cobre permanece en el mineral como un precipitado metálico muy difícil de re-disolver, como consecuencia de un fenómeno de pérdida de recuperación.

Cu precipitado

Reductor

sobrante

Cobre precipitado desde solución por reductores extraídos al mineral


Control de Interferentes

* Intercambiadores Iónicos: Usualmente, arcillas que intercambian sus iones con los de cobre disueltos por los reactivos; el metal queda en el ripio como complejos difíciles de re-disolver.

Estos compuestos interferentes (o su posible aparición desde especies disueltas) son identificados mediante mineralogía y pruebas preliminares y son controlados mediante: oxidación (los reductores), o por pre-impregnación con iones sin valor (los intercambiadores), o por la adopción de condiciones desfavorables a la disolución de silicatos, para evitar la formación de complejos más adelante.

* Silicatos complejos: Compuestos formados en la lixiviación, a partir de disolución previa de silicatos que forman compuestos coloidales con propiedades similares a las arcillas intercambiadoras, que fijan cationes y cobre previamente disueltos.


El potencial Redox tiene gran importancia en la lixiviación de sulfuros, pero también controla los reductores del mineral y los estados de oxidación del fierro en la lixiviación de minerales oxidados y así define los compuestos secundarios que forman.

Por ejemplo, en un ambiente reductor, el fierro estará al estado ferroso y no formará precipitados coloidales de hidróxidos, ni de jarositas y no interferirá en la porosidad del lecho.

Identificación del Potencial Redox Como Fuerza Motriz de la Lixiviación.

Si el ambiente es oxidante, aumenta el consumo de ácido para mantener los iones férricos en solución, pero aparece el peligro de la formación de jarositas, que son capaces de afectar la porosidad del lecho mineral y también la difusión al interior de las propias partículas.


La oxidación del ferroso a férrico en ambientes de baja acidez, es capaz de devolver ácido libre al sistema para bajar su consumo.


Terral usa diversos mecanismos de inyección de aire, adición de reactivos y de pulsos de riego y de reposo, para activar los mecanismos de oxidación y de cambio de estado de las jarositas, para modificar positivamente los resultados metalúrgicos y desarrollar técnicas específicas de lixiviación:

También la formación controlada de jarositas es un mecanismo para abatir impurezas en forma virtualmente permanente, para controlar su concentración en las soluciones, provisto que se logra cambiar su estructura desde el coloidal estado “gel” al permeable estado “sol”.


Lixiviación de Sulfuros. La lixiviación asistida por bacterias usan los mecanismos asociados a su actividad para generar los iones y condiciones para la lixiviación de los sulfuros. Por lo amplio del tema y bibliografía, no lo trataremos en esta oportunidad.


Limpieza de soluciones de precipitación Terral ha desarrollado un proceso basado en recircular las soluciones de precipitación a los ripios agotados, para oxidar y precipitar ahí los iones férricos para recuperar hasta el orden del 85% del agua con pureza compatible con la lixiviación.


Generación de ácido. El alto precio y el alto consumo de algunos minerales motivó a Terral a incorporar azufre al mineral para oxidarlo en pilas a ácido sulfúrico. La investigación está en sus promisorias fases iniciales y resolviendo la adaptación de las bacterias a ambientes que cambian, a causa de la recirculación de las soluciones de lixiviación para ajustar la concentración de cobre en el PLS según los conceptos del “TLM”.


Lixiviación de Oro y Otros Metales en Ambiente Acido. Al poner iones oxidantes en la lixiviación, para lograr potenciales para oxidar oro y proporcionar aniones capaces de mantenerlo en solución en ambiente ácido. Se han logrado recuperaciones del 80% desde muestras con 3 gr de oro/TM (y 0,6 % de cobre total, en minerales mixtos) y se ha verificado la recuperación del oro de las soluciones por cualquiera de las técnicas existentes y se explora la respuesta de otros metales a esta metodología.


Control de Características del PLS

La “razón de riego” es una fuerza motriz de la lixiviación y activa la físico química de la disolución. Interpretarla como operación unitaria de extracción en contracorriente, deduce la posibilidad de ajustar la concentración de las especies a voluntad, mediante recirculaciones.

La del cobre: Queda condicionada por la recuperación, por la cinética y recirculaciones; es independiente de la altura de pilas y de la tasa de riego, provisto que los otros factores están ajustados; la duración del ciclo queda como variable dependiente de todas ellas.

La del ácido: Queda condicionada por el aporte controlado de ácido desde diversas fuentes y por el consumo del mineral en la etapa de generación de PLS, por riego con recirculación y con refino hasta alcanzar la “razón de lixiviación”.

La de impurezas: Quedan condicionadas por el aporte controlado de ácido, por los ambientes redox, por el manejo del fierro y de las jarositas y de otros complejos.


RECUPERACION Y CONCENTRACIONES VS. RAZON DE RIEGO

-10

0

10

20

30

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0 0,5 1 1,5 2 2,5 3

Razón de Riego (m3/TM)

% R

ecu

per

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n d

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. R

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-5

0

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Rec. Col.Modelada Rec. Mod. A 15g/l Cons. Acido Col. Mod. Cons. Acido Mod. A 15g/l

[Cu+2] col. 15 g/lt [Cu2+] col. mod [Fe-tot] col. mod [Fe-tot] col. 15 g/l

Muestra Terral-EstudiosC

on

sum

o N

eto

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kg

/TM

Co

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acio

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g/l

t

5,1 gCu/lt Promedio

13,0 gCu/lt Promedio

Control de Características del PLS


La Propuesta “Transtec” (Transferencia Tecnológíca)

La propuesta “Transtec” es una proposición de negocios que consiste en:

* Terral evalúa a su costo y riesgo una lixiviación; determina la aplicabilidad de sus metodologías “TLM” y evalúa las mejoras que inducirían y su valor económico. Informa a la empresa sólo los resultados pero no las metodologías.

* Si los resultados son interesantes; Terral propondrá un programa “Transtec” que implica la transferencia de sus metodologías bajo términos de confidencialidad y el desarrollo a su costo todas las pruebas necesarias. Los protocolos aceptan que las metodologías sólo se implementará si se satisfacen los criterios de éxito de la empresa.

* Paralelamente se acuerdan:- Las formas objetivas de medición de los resultados que se obtengan.- Los términos de repartición de los resultados entre la Empresa y Terral y - El plazo de vigencia del acuerdo.* El programa se aborda con el compromiso que las modificaciones sólo ocurrirán en los aspectos de procesos y tendrán mínimo efecto sobre la implementación de planta, por lo que prácticamente no existirán nuevas inversiones.


Mantención del Orgánico Limpio. Un PLS impuro contamina al orgánico con micelas, que afectan los tiempos de separación y aumentan la tendencia a formar borras. La estrategia operacional cambia a mantener la fase orgánica lo más limpia posible, mediante un tratamiento preventivo a un caudal de orgánico en paralelo al circuito en la operación normal.

Novedades en Extracción por Solventes.

Temas de Procesos.

Uso de Extractante Impregnado en Sustrato Inerte. Los mezcladores decantadores no son aptos para recuperar elementos con concentraciones en el rango de las ppm.Terral ha iniciado pruebas con extractante puro al 100% impregnado en un medio poroso inerte para usar los conceptos de operaciones y procesos unitarios de las resinas de intercambio iónico para recuperar elementos en esas condiciones


Configuraciones de Equipos SX.

Tabiques de tras-paso entre cajas

Mezcladores:


* Terral adopta cambios permanentes en la dirección de flujos de las fases que se separan en decantadores; las fases se mueven por separado en sentido horizontal y vertical desde la interfase.


* El concepto de flujos específicos se modifica y pasa a ser un concepto “aparente”, mientras que la superficie real de decantación pasa a ser mayor al distribuirse tanto en sentido vertical como en el horizontal.

* El flujo específico real pasa a ser sustancialmente menor que el “aparente” y resulta específico para cada fase y se pueden ajustar un mayor recorrido vertical para decantar de la fase que interesa recuperar más limpia.



Picket fences

RecirculacionesCanaleta c/ventanas y baffle

Baffles coalescencia

Decantadores:



Cámara de flotación Baffles

coalescencia

Zona de acumulación

Post- Decantadores



Baffles y medios de coalescencia

Cámara de Entrada

Foso de Retención

Cámara de Bombeo

Estanque de Orgánico



Filtros de Electrolito


La Celda Agitada y Ventilada.Esta celda muestra características destinadas a mejorar el desempeño técnico, económico y ambiental de la electro-obtención.

Novedades en Electro-Obtención

Los objetivos considerados en su desarrollo y diseño son:* Operar a muy altas densidades de corriente, de hasta 600

Amp/m2, para disminuir las costosas inversiones de esta sección de las plantas.

* Lograr cátodos de mejor calidad, que con las densidades de corriente convencionales, por razones obvias de mercado.

* Resolver el máximo de problemas operacionales, para facilitar las operaciones que se realizan durante la electro-obtención.

* Resolver los problemas causados por el aerosol ácido, para mejorar el ambiente y para disminuir las corrosiones en la nave.

* Permitir la actualización de las celdas existentes, para actualizarlas fácilmente si se decide implementar esta tecnología en una nave existente.* Combinarse con otras operaciones, para que les sea posible cumplir con nuevos requerimientos en la alimentación de electrolito y para trasladar a otras secciones los beneficios que la celda logra.


La Celda Agitada y Ventilada.



Electrolito a Caja Rebose

Vertedera Medición de Caudal

Ingreso de Aire Agitación

Ingreso de Electrolito

Electrolito Soplado Borras

AspiraciónElectrolito con Borras



Ingreso y Ajuste NivelCelda

Vertedera Medición de Caudal

Cámara de Descarga

Tubo de Descarga (Exterior)

Tubo Sifón (Interior-Exterior)



Descenso(Al tapar la única celda abierta)

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0 5 10 15 20 25

Tiempo (min)

Aer

osol

(m

g/m

3)

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