aspectos de lx sx ew

Workshop Hidro-Electro Metalurgia; Nov. 2001. Via del Mar - CHILE

DECISIONES EN EL DESARROLLO DE UN PROYECTO HIDROMETALRGICO INDICE

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12.

INTRODUCCION CRITERIOS Y CONDICIONES GENERALES PARAMETROS Y CRITERIOS DE DISEO DE LA LIXIVIACION PRUEBAS METALURGICAS DE LIXIVIACION CONSIDERACIONES PARA CRITERIOS DE LIXIVIACION ESTABLECER PARAMETAROS Y

REQUERIMIENTOS DE UNA LIXIVIACION IDEAL PARAMETROS Y CRITERIOS DE DISEO DE PLANTAS SX CONSIDERACIONES PARA ESTABLECER PARAMETROS Y CRITERIOS DE PLANTAS SX PARAMETROS Y CRITERIOS DE DISEO DE PLANTAS EW CONSIDERACIONAES PARA ESTABLECER PARAMETROS Y CRITERIOS DE PLANTAS DE ELECTRO-OBTENCION CONCLUSIONES LA METODOLOGIA DE SOCIEDAD TERRAL S.A.

Decisiones en el Desarrollo de un Proyecto Hidrometalrgico Sociedad Terral S.A.

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DECISIONES EN EL DESARROLLO DE UN PROYECTO HIDROMETALRGICOAutor: Carlos Avendao VarasIng. Civil Qumico, Soc. Terral S.A.

1.

INTRODUCCION

La materializacin de un proyecto hidrometalrgico pasa por varias fases hasta su concrecin en una planta en operacin. Inicialmente estn las etapas geolgicas de exploracin, seguidas de los anlisis mineros y estudios metalrgicos en laboratorios y en planta piloto que se resumen en una etapa de Estudios de Factibilidad -o en la de Ingeniera Conceptual, en algunos casos- destinada a definir el negocio propiamente tal, mediante el anlisis de varias opciones que permiten establecer los riesgos asociados y requerimientos de implementacin que definen las inversiones y costos, para la capacidad de produccin y condiciones usadas en cada una de las opciones analizadas, cuyas ventas respectivas validan y sustentan el proyecto y definen los indicadores economtricos que permiten compararlas entre s en el contexto establecido por el Propietario. Si el proyecto luce sustentable y atractivo, se procede con las etapas de Ingeniera Bsica, en la que se terminan de comparar las mejores opciones de la etapa conceptual y se definen las caractersticas del proyecto definitivo que se terminar de desarrollar en una Ingeniera de Detalles, que precede a la implementacin del proyecto mediante las adquisiciones de equipos y las actividades de construccin, montajes y puesta en marcha. En la conceptualizacin del proyecto definitivo se adoptan una serie de decisiones, que asumen la condicin de parmetros y criterios de diseo, cuyo origen no siempre est claro ni tampoco se establecen directamente a partir de un anlisis con fuentes de datos. Entre ellos estn parmetros relativos a los procesos, a la configuracin de la planta y sus sistemas y al diseo o seleccin de equipos de diversa naturaleza. El objetivo de este documento es justamente revisar los aspectos involucrados y los criterios previos que permiten generar los factores que denominamos Parmetros y Criterios de Diseo y Operacin de un Proyecto y que constituyen la base de su implementacin, advirtiendo que se excluirn las etapas mineras, dadas las particularidades de cada proyecto, y las etapas de chancado, dado el extendido conocimiento sobre ellas. Por razones del alcance del documento, slo son desarrollados los parmetros y criterios usados en la configuracin de procesos de la planta y hasta los clculos de Balances de Masas y quedan excluidos los criterios especficos que definen los equipos e instalaciones de la planta.


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2.

CRITERIOS Y CONDICIONES GENERALES

El objetivo de un proyecto minero metalrgico es simple y similar al de cualquier proyecto y se reduce a generar utilidades. Consecuentemente vale la pena revisar los aspectos econmicos generales que definen el comportamiento econmico de los proyectos en el mbito particular de un proyecto de planta hidrometalrgica, a travs de la estadstica acumulada en proyectos ya materializados. Las inversiones: Una revisin de la distribucin de las inversiones posteriores a las de la etapa minera que se excluye por la alta varianza de sus valores en la estadstica disponible- nos muestra que las inversiones por reas de la planta, se sitan en los siguientes rdenes de magnitud: Area LX: Incluidas: recepcin de mineral en acopios, chancado, aglomeracin, carga de pilas e instalaciones de riego, recoleccin almacenamiento y manejo de soluciones. Incluidas instalaciones y equipos mezcladores decantadores completos, estanques, inventario de orgnico y otros, Incluidas la nave electroltica, rectificadores, gra, celdas equipadas con electrodos, sistema de lavado de ctodos, estaques, intercambiadores y otros. Presenta inversiones entre el 12 y el 18% del total

Area SX:

Presenta inversiones del orden del 30 al 40 % del total

Area EW:

Presenta inversiones del orden del 45 al 50% del total

Respecto de la distribucin de las inversiones, puede indicarse que: En Equipos: En Construcciones y Montajes: Los costos de operacin: Por su parte, la distribucin de los costos directos de operacin muestra que en las reas de una planta se sitan en los siguientes rdenes de magnitud general: Area SX y EW Combinadas: Presenta costos virtualmente constantes, generalmente en un rango entre 9 y 16 centavos/lb. Representan del orden del 65 % del total Representan del orden del 35 % del total


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Area Extraccin Mina y LX:

En general acumula ms del 50 % de los costos directos, con fuerte variacin entre las diversas operaciones, principalmente debido a factores asociados al manejo de materiales.

Los factores de sensibilidad: Dado que el principal enemigo del objetivo de generar utilidades es el riesgo, vale tambin la pena revisar los factores principales, segn las estadsticas de los analistas, que inciden en la sensibilidad de un negocio minero hidrometalrgico: Primer factor: Segundo factor: Tercer factor: Cuarto factor: Factores siguientes: El precio del cobre. El tamao del yacimiento, en trminos de tonelajes y leyes de fino, por factores asociados a la economa de escala. La recuperacin metalrgica. Habitualmente es el consumo de cido. Variados y ms asociados a cada caso particular, tales como: Presencia de impurezas, Disponibilidad de agua, de Energa, de Elementos de infraestructura, de espacio, financiamiento, Factores Ambientales y otros varios. Finalmente, se observa que las variaciones en los costos son largamente ms incidentes en la sensibilidad que las inversiones en su conjunto.

Observacin General:

Las conclusiones orientadoras: Como conclusin de los antecedentes estadsticos se deducen varias lneas generales de enfoque de un proyecto: Dado que el principal factor de riesgo est asociado al precio, slo cabe contrarrestarlo mediante un proyecto diseado para operar a costos bajos, o para generar productos que eleven el margen de contribucin, ms bien que para aumentar su valor agregado. Se acepta que los riesgos asociados al tamao del yacimiento pueden soslayarse en alguna medida, mediante una adecuada estrategia de negocio aplicable a minas menores, pero siempre atendiendo a la conclusin anterior.


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Dado que los indicadores economtricos de un proyecto son menos sensibles a las inversiones que a los costos, antes que procurar economas en esos rubros, es ms atinado cuidar que ellas sean efectuadas con lgica, principalmente desde los puntos de vista de su capacidad de producir a costos bajos y de permitir una alta disponibilidad de planta. Enfticamente, la concepcin de procesos y de operacin de la lixiviacin debe ser muy especialmente cuidada, dado que los mayores costos de operacin y factores de sensibilidad del proyecto radican en las operaciones hasta esa etapa. Dado que las menores inversiones tambin se ubican en el rea lixiviacin, es incluso aconsejable exagerarlas razonablemente a cambio de disminuir los consumos y costos de manejo de materiales y de asegurar la obtencin de altas recuperaciones metalrgicas. 3. PARAMETROS Y CRITERIOS DE DISEO DE LA LIXIVIACION

De acuerdo con las metodologas generales indicadas en la Introduccin, los desarrollos de cualquiera de las fases de ingeniera (estudios de factibilidad, etapas conceptual, bsica o de detalles) se inician a partir de un Balance de Masas, que es el documento donde aparecen los primeros parmetros y criterios de procesos del proyecto. Dado que al definir los diseos aparecen diversos factores restrictivos prcticos que los condicionan, (por ejemplo: disponibilidad de financiamiento, terreno, agua, energa, condiciones climticas y otros), conviene descubrirlos durante los estudios previos a la fase de Estudio de Prefactibilidad para disponer del mximo de informacin sobre sus caractersticas de modo que, desde los primeros clculos, se usen parmetros que se concilien a s mismos y a los resultados obtenidos a partir de ellos, con el respeto de todos los grados de libertad permitidos por los factores condicionantes y que adems estn dentro de las decisiones preferentes o del inters del Propietario. Cabe mencionar adems, que es prudente incorporar inmediatamente en los clculos de confeccin del Balance de Masas algunos factores relativos a la configuracin de las instalaciones de planta por ejemplo, referentes a la modulacin de las pilas- para garantizar desde el principio la compatibilidad entre los requerimientos de procesos y la configuracin de pilas y de planta capaces de satisfacerlos. Como recomendacin razonable, se sugiere efectuar sucesivas iteraciones de clculos para ajustar todos los parmetros y condiciones de operacin en forma simultnea, segn los haya establecido el Propietario, aunque sus decisiones provengan de las recomendaciones del mismo Ingeniero. Un listado tpico de los criterios y parmetros que se usan en los clculos de diseos de la etapa de lixiviacin y sus fuentes de origen se encuentra en la pgina siguiente.


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PARMETROS DE LA LIXIVIACIONPRODUCCIONES COMERCIALESProduccin Nominal y de Diseo. Das por ao. Factor de sobre-dimensionamiento. Disponibilidad de Planta. Por Propietario, desde etapa conceptual. Por Propietario, desde etapa conceptual. Por Propietario, desde etapa conceptual. Por Propietario, desde etapa conceptual.

ANTECEDENTES DEL MINERAL:Leyes de Cobre. Ley de Cloruros Solubles Ley de Fierro Soluble Humedad Natural del Mineral Recuperacin Prevista Por Propietario, desde etapa conceptual, en su antecedente geolgico. Por Propietario, dato medido en pruebas metalrgicas. Por Propietario, dato medido en pruebas metalrgicas. Por Propietario, dato medido en pruebas metalrgicas. Por Propietario, de deducciones de pruebas metalrgicas. Por Propietario, de deducciones de pruebas metalrgicas. Por Propietario, de deducciones de pruebas metalrgicas. Por Propietario, de deducciones de pruebas metalrgicas. Por Propietario, de deducciones de pruebas metalrgicas y condicionantes. Por Propietario, de deducciones de pruebas metalrgicas y condicionantes. Por Propietario, dato medido en pruebas metalrgicas. Por Propietario, de deducciones de pruebas metalrgicas y condicionantes. Por Propietario, dato medido en pruebas metalrgicas y terreno. Por Propietario, de deducciones de pruebas metalrgicas. Por Propietario, dato medido en pruebas metalrgicas. Por Propietario, de deducciones de pruebas metalrgicas. Por Propietario, de deducciones de pruebas metalrgicas y condicionantes. Por Propietario, de deducciones de pruebas metalrgicas. Por Propietario, de deducciones de pruebas metalrgicas. Por Propietario, dato medido en terreno. Por Propietario, de deducciones de pruebas metalrgicas y condicionantes. Por Propietario, dato medido en pruebas metalrgicas. Por Propietario, de deducciones de pruebas metalrgicas.

ANTECEDENTES DE LA LIXIVIACIONTamao de Partculas y Distribucin Granulomtrica Dosis Estudiada de Acido en Curado Razn de Riego para % de Recuperacin Objetivo. Tasa de Riego Instantnea. % de Tiempo de Riego (si Ciclos Pulsantes) Densidad Aparente. Altura de Apilamiento Tasa de Evaporacin Dosis de Lquido Para Aglomerar Mineral Humedad de Impregnacin del Mineral. Consumo Total de Acido del Mineral (para % recuperacin) Cantidad de Mdulos Instalados Concentracin Mxima de Cloruros en Solucin Rica. Concentracin de Fierro en Solucin Rica. Concentracin de Cloruros, en Agua Industrial Total de Descarte de Refino de Planta Completa Densidad de Soluciones de Pilas Concentracin de Acido Libre en Solucin Rica


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Se observa que en realidad todos los parmetros y criterios provienen directamente desde el Propietario, algunos por un anlisis econmico anterior en la etapa conceptual y otros desde mediciones directas de terreno o de pruebas metalrgicas. Los ms importantes resultan de los anlisis efectuados a partir de los resultados de las pruebas metalrgicas de lixiviacin y de su conciliacin con los factores condicionantes. Dada su importancia en el resultado econmico, las revisaremos a partir de la forma de generar los datos en la pruebas metalrgicas. 4. PRUEBAS METALURGICAS DE LIXIVIACION

Junto con los antecedentes geolgicos, las pruebas metalrgicas son una de las principales fuentes de informacin para los anlisis conceptuales del proyecto. Se formulan por series completas de ensayos para los diferentes tipos de minerales presentes en el yacimiento. Por s solas, son la principal fuente de datos para tomar las decisiones que conducen a los diseos de procesos de la planta, dado que a travs de ensayos sistemticos definen las estrategias de tratamiento y las recuperaciones metalrgicas y los consumos asociadas a ellas, que son los temas ms incidentes en las posibilidades de xito econmico de un proyecto. Todas los enfoques de pruebas comparten la determinacin de una serie de ensayos bsicos, usualmente destinados a determinar entre otros: las leyes de cobre y de algunos otros metales y aniones del mineral, su mineraloga, humedades y propiedades fsicas, consumos de cido, dosis de cido en curado, distribucin granulomtrica, work index y algunos otros factores de inters para los responsables de ejecutarlas. Las pruebas mencionadas son seguidas por las de lixiviacin en columnas -en laboratorio o en planta piloto- respecto de las cuales el enfoque usual es de tipo matricial; esto es, se definen las variables del proceso estimadas como independientes y se las ensaya por separado en varios valores elegidos en un rango razonablemente vlido. Consecuentemente y a modo de ejemplo (no necesariamente completo), se ensayan diversas granulometras mximas, varias tasas de riego, diversas concentraciones de cido en las soluciones de riego, algunas alturas de apilamiento -y a veces- hasta mltiples tcnicas para efectuar algunas operaciones, como por ejemplo: el curado, formas de aplicar el riego, o de oxigenar el lecho. A continuacin y partir de los resultados de los ensayos, se eligen las condiciones de cada serie independiente que, a juicio de los experimentadores, generaron los mejores resultados metalrgicos y se efectan nuevas pruebas de columnas para combinarlas a continuacin, con lo que se espera obtener las condiciones ptimas del tratamiento. A pesar de la aparente lgica metodolgica del procedimiento, la experiencia indica que la condicin optimizada predicha por los enfoques de pruebas matriciales, slo se cumple en algunos de los casos y con los minerales ms simples del tipo oxidado. Investigaciones respecto de las causas de los desajustes entre las predicciones y la realidad, muestran que con la metodologa matricial se soslayan varios factores importantes a los que slo recientemente se les comienza a prestar alguna atencin y slo por parte de algunos autores:Decisiones en el Desarrollo de un Proyecto Hidrometalrgico Sociedad Terral S.A. Pg. 7 de 50


En la prctica, usualmente existen interferentes de la lixiviacin constituidos por especies reductoras -que precipitan al cobre como metal- y arcillas intercambiadoras inicas -que remueven sus iones- desde las soluciones de lixiviacin que ya lo contienen para mentenerlo en la misma pila, pero en estados de muy difcil recuperacin. Las reacciones de xido reduccin tienen una gran importancia en el desarrollo de la lixiviacin y sus efectos deben estudiarse, para aprender a controlarlos en beneficio de la economa del proyecto. Las fuerzas motrices de la lixiviacin es decir: el cido y las soluciones- no son comprendidas en su verdadero contexto y por lo tanto no son usadas adecuadamente. El como se usan las fuerzas motrices de la lixiviacin tiene una importancia relevante y es difcil descubrir su combinacin ptima en un enfoque matricial, dado que se requiere una gran cantidad de pruebas para lograrlo. Muchas veces las pruebas de lixiviacin no corresponden exactamente a la configuracin de los flujos de la planta, por lo que no reproducen factores como las reposiciones de agua (que diluyen los refinos a lixiviacin) ni los descartes de electrolito (que ingresan cido adicional al mismo refino) ni tampoco consideran los equilibrios de los contenidos de impurezas (que afectarn la lixiviacin y a la performance de las plantas SX y EW a continuacin). Como consecuencia de esos problemas, se ha desarrollado otra sistemtica para las pruebas de columnas que se ilustra en el diagrama de la pgina siguiente. Esta metodologa se basa en las mismas pruebas mineralgicas, qumicas y fsicas mencionadas al inicio de este punto y adems: * Analiza en otro contexto los resultados de las pruebas de curado * Usa pruebas preliminares de columnas para establecer las mutuas interacciones termodinmicas y cinticas entre las recuperaciones metalrgicas de cobre e impurezas y los consumos de cido y necesidades de solucin asociados a ellas. * Define el contexto de la configuracin de la planta LX-SX-EW completa para estimar las interacciones que producirn todos sus componentes entre si y con lixiviacin. * Permite al Propietario incorporar sus condiciones de calidad para las soluciones ricas y modela la forma viable de cumplir ese objetivo y * Verifica las modelaciones mediante nuevas pruebas de columnas en las condiciones modeladas, que si no alcanzan de inmediato los objetivos s proporcionan los factores de ajuste para lograrlos, en las pruebas finales en columnas de optimizacin.


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5.

CONSIDERACIONES PARA ESTABLECER PARAMETROS Y CRITERIOS DE LIXIVIACION

Luego de contar con la informacin de los factores condicionantes del proyecto, desde la geologa hasta las pruebas de lixiviacin, y antes de resolver los parmetros propiamente tales el Propietario asume varias definiciones previas respecto del proyecto, siendo las principales: 5.1 Configuraciones Generales de Lixiviacin:

Las variables ms importantes para disear una planta hidrometalrgica para minerales de cobre son funcin de los factores de riesgo econmico del proyecto y de la estrategia que disee el Propietario para enfrentarlos, que dependen de cada caso particular. Como consecuencia de este hecho la tarea de las especialidades de ingeniera es instrumental y debe orientarse a resolver los factores cuando corresponda, sea en las etapas de estudios, en la de pruebas metalrgicas o en las etapas de diseo, para que el Propietario asuma las decisiones que le son propias. En general, las decisiones relativas a las estrategias que adopta el propietario se refieren a los temas siguientes: La capacidad de produccin de cobre En estricto rigor, esta decisin se formaliza en la etapa de Anlisis de Factibilidad o de Ingeniera Conceptual en la que, con ayuda de datos geolgicos, mineros, metalrgicos y de ingeniera de plantas se descubre la Mejor Opcin desde el punto de vista econmico y bajo los criterios establecidos por el Propietario, los cuales pueden variar de un proyecto a otro o an en el avance de las fases de desarrollo. El punto de vista econmico considera las inversiones y costos esperables, los ingresos por ventas y el tipo de financiamiento, todos los cuales son sensibilizados segn los factores de riesgo de la inversin que se detectan. Tipo de pilas Hoy en da prcticamente todas las pilas son dinmicas, con sistemas continuos de carga de mineral, por lo que la disyuntiva se refiere a si son permanentes (con el mineral depositado en la pila para no ser removido jams) o renovables, en las que el mineral se retira una vez terminado su ciclo para reutilizar la base. *La decisin es de naturaleza econmica y principalmente relacionada con los costos de operacin. *En general las inversiones de extraccin de mineral desde la mina son inevitables y estn bien controlados por los planificadores mineros, que cuentan con equipos estndar de manejo de mineral.

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*Las inversiones a continuacin son moderadas (en trminos relativos y ms an si se las compara con las instalaciones de SX y EW) y se concentran ms bien en el chancado y en la aglomeracin y carga de pilas que en la lixiviacin propiamente tal. *Por su parte el costo directo de produccin de cobre a partir de un mineral, se concentra principalmente desde la extraccin de la mina y hasta la lixiviacin del mineral, mientras los costos de las etapas de SX y EW son moderados (en el orden de 9 a 15 centavos por libra) y virtualmente constante en todas las plantas. *En el segmento de la operacin, los costos de manejo de materiales son incidentes y deben evitarse, lo que normalmente orienta la estrategia a favor de las pilas permanentes. *Otra estrategia se orienta en favor de: . Sistemas de manejo de materiales de bajo costo operacional. En general ello slo es posible en el manejo de grandes tonelajes asociados a proyectos muy grandes y de larga duracin que permita su amortizacin. . Justamente en esos proyectos el rea cubierta aumenta paulatinamente y los costos de manejo de soluciones suben hasta un nivel inconveniente, lo que orienta la decisin a favor de pilas renovables. *Otra condicin usual que define el uso de pilas renovables es la disponibilidad de poco espacio de topografa adecuada. La administracin de las soluciones Al presente la lixiviacin de minerales complejos conduce cada vez ms a la adopcin de configuraciones de lixiviacin con soluciones intermedias. *La demanda de solucin intermedia (ILS) resulta de conciliar una Razn de Lixiviacin -que define la cantidad de lquido para lograr la Recuperacin Objetivo, m3/TM medidos en pruebas- con una Razn de Concentracin, que define por clculo los m3/TM adecuados para envasar el cobre recuperado en una solucin rica de concentracin deseada. *La diferencia entre ambas razones resulta ser la cantidad de solucin intermedia a recircular en el sistema. *Clculos metalrgicos relativos a la cintica de la recuperacin de cobre, del consumo de cido y del aporte de impurezas, establecen sus concentraciones caractersticas, que deben verificarse en pruebas de lixiviacin. Sistema de riego: La decisin sobre si el sistema de riego usar aspersores o goteros est condicionada por varios factores, los principales son:Pg. 11 de



*La disponibilidad de agua: Si ella es escasa orienta a preferir goteros que generan prdidas moderadas de evaporacin, del orden de un tercio de la observada con aspersores del tipo wobblers, que son los ms usados. *. La necesidad de conservar temperatura de soluciones tambin orienta a favor del uso de goteros, incluso considerndose instalaciones tapadas con lminas plsticas y lneas enterradas. *La decisin de regar taludes orienta a favor de goteros o de aspersores especiales. *Soluciones muy impuras y con peligro de precipitacin de sales orientan a favor de aspersores. *La necesidad de desplazar frecuentemente del sistema de riego sugiere el uso de lneas de tuberas con aspersores. *Las condiciones ambientales: . Vientos excesivos orientan a favor de goteros. . El riego en altura con peligro de congelamiento, orienta preferencias en favor de goteros; en casos extremos, incluso a favor de goteros enterrados en el mineral. El costo de instalacin resultante es relativamente similar para ambos tipos de emisores. Dado que el riego con goteros tiende a generar costras salinas en la pila muy particularmente con los sistemas de riego pulsante- resulta conveniente combinar ambos sistemas, con algunas lneas re-ubicables de aspersores para lavar ocasionalmente las superficies y regularizar el riego. 5.2 Los Parmetros de Lixiviacin Propiamente Tales:

Ya se ha indicado que en los parmetros se resean algunos valores que son datos simplemente medidos o observados, como por ejemplo: las leyes de cobre total y soluble del mineral. Otros son calculados directamente a partir de los datos, por ejemplo: la cantidad total de mineral a lixiviacin depende de la produccin deseada, y se establece a partir de la ley del mineral y del porcentaje de recuperacin, mientras la cantidad de mineral en la pilas activas, depende de los factores anteriores y de la duracin del ciclo asociada a la tasa de riego y a la altura de apilamiento. Estos tipos de parmetros, relativamente evidentes, no se explican a continuacin. Los parmetros ms complejos se establecen luego de contar con la informacin de las pruebas de lixiviacin, que pueden considerarse que aportan las condiciones metalrgicas del diseo. El anlisis de sus resultados para establecer cada uno de los parmetros y criterios procede, en general, segn las consideraciones siguientes:


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Tamao de Partculas y Distribucin Granulomtrica. En general se expresa mediante una definicin del tamao mximo y del P80 (que indica el tamao bajo el cual est el 80% del mineral apilado). Este es un parmetro obligado para disear las instalaciones del chancado en los proyectos, dado que la razn de lixiviacin (o combinacin de ciclo y tasa de riego) establecidos para obtener la recuperacin objetivo est muy sensiblemente asociada a un determinado tamao de partculas, con prdida de recuperacin si su tamao aumenta. *En la realidad, este parmetro debiera considerar adems las caractersticas de las diversas rocas de un yacimiento y las cantidades de finos que ellas generan al lograr el tamao y distribucin granulomtrica especificada. *El P80 normalmente se deduce de pruebas de laboratorio o planta piloto, que establecen la correlacin entre el tamao de partculas y la recuperacin y cintica. *Esencialmente es tambin una funcin econmica que permite optimizar las inversiones, al comparar las inversiones de un ms costoso sistema de chancado para obtener un P80 bajo, con las de instalacin de pilas que resolveran la recuperacin objetivo de un P80 alto, pero en una instalacin mayor y algo ms costosa.

Dosis Estudiada de Acido en Curado. Es usual adoptar como mximo- una determinada previamente en pruebas de laboratorio y se reconoce la existencia de dos criterios diferentes para establecer la dosis ms adecuada: . El criterio usual adopta la dosis que genera la mayor recuperacin de cobre en el lavado con agua de la muestra reposada, lo que normalmente coincide con inflexiones desfavorables en la curva resultante de consumo de cido. . El criterio usado por Terral adopta, y slo inicialmente para otras pruebas, la dosis que obtiene la mayor recuperacin de cobre en el mismo lavado con agua, pero con la restriccin adicional que no aparezca cido sobrante en la solucin. Como consecuencia, esta dosis siempre es menor y como mximo igual que la deducida por el criterio anterior. *An la dosis deducida por el segundo criterio slo es usada en pruebas de columnas Iso-pH que determinan cuidadosamente el balance entre el aporte y el consumo de cido para obtener la recuperacin objetivo. *Con los resultados de esas pruebas de columnas Iso-pH se modela el contexto de una planta completa LX-SX-EW, para deducir la influencia de otras corrientes que aportarn cido al sistema de lixiviacin a travs del refino, principalmente por descartes de electrolito para balancear sus propias impurezas. *En ese contexto, se calcula la diferencia entre la cantidad de cido consumido por el mineral y la cantidad aportada al riego por el refino y se evala la diferencia:


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. Si la diferencia es mayor que la dosis de pruebas: Se adopta la dosis de prueba y adems se incorpora la diferencia de cido al sistema en el refino o en la solucin intermedia. . Si la diferencia es igual a la dosis de pruebas: Slo se adopta la dosis de prueba, sin incorporacin adicional. . Si la diferencia es menor que la dosis de pruebas: Se reemplaza la adicin de la dosis de prueba por otra correspondiente slo a la diferencia entre el consumo de cido y el inevitablemente agregado en las soluciones de riego, con lo que se introduce el nuevo concepto de dosis calculada de curado. Este caso es el ms habitual y resulta en la menor de las dosis de curado recomendable. . Si an la diferencia resultara negativa: Implica que el curado tradicional debe suspenderse y reemplazarse por uno efectuado con recirculacin de descarte y de refino para evitar introducir cido fresco que desbalanceara an ms el sistema. Esta situacin ocurre en algunas lixiviaciones de sulfuros con ganga poco consumidora y por efecto de la generacin de cido en el proceso. . Casos extremos de desbalance de cido: Implican la adopcin de tcnicas muy especiales para aumentar el consumo de cido del mineral, o la simple neutralizacin o descarte del exceso en el refino. *Se procede a verificar las dosis calculadas, consumos de cido, recuperaciones de cobre y de impurezas y de las cinticas asociadas en nuevas pruebas de columnas de simulacin y se corrige por aproximacin sistemtica cualquier diferencia entre el consumo y el aporte de cido. *Los excesos de cido en un sistema por sobre el consumo propio del mineral se traducen muy rpido en situaciones que a lo menos- restan eficiencia a las ms caras etapas de SX y de EW a continuacin . Inicialmente, en una espiral en aumento de la presencia de impurezas,. . Seguidamente, en una espiral de aumento de la acidez de la solucin rica. Das de Reposo sin Riego, Posteriores al Curado. Lo habitual es que sea un perodo variable que resulta de compatibilizar un sistema de chancado y de aglomeracin relativamente continuo con la carga de los mdulos, lo que ocurre en perodos que resultan ms bien discretos y cada cierta cantidad de das enteros, o que entran en riego segn un patrn de das similar. *Ese perodo resultante puede hasta verse incrementado si la estrategia operacional implica mantener mdulos cargados por delante de los mdulos en riego. *En los casos que este perodo resulta largo no se observan daos al proceso; por el contrario, s se observan deterioros del efecto del curado si el riego se inicia antes de lo conveniente.Decisiones en el Desarrollo de un Proyecto Hidrometalrgico Sociedad Terral S.A.50

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*Segn experiencias de Terral, la condicin anterior es un claro sntoma de la influencia de las reacciones redox para ese mineral. En todo caso, el efecto del perodo de reposo puede reemplazarse tambin por otras metodologas. Razn de Riego para la Recuperacin Objetivo. La Razn de Lixiviacin o m3/TM de solucin necesarios para los fenmenos difusionales asociados a la lixiviacin, en principio se determina y/o resulta de las pruebas metalrgicas. En la realidad prctica, ella no se calcula para definir el valor a incluir en los parmetros, sino que ms bien se adopta un valor holgado para garantizar la obtencin de la recuperacin objetivo. Este factor determina la duracin del perodo de tratamiento del mineral en funcin de los criterios indicados, mediante clculos auxiliares para conciliar la Razn de lixiviacin y la tasa de riego, que definen la duracin del ciclo, que a su vez establecen las superficies de pilas que luego permiten elegir la modulacin de las mismas. * Para detener la operacin de una pila y cesar definitivamente su riego, el criterio nuevamente debiera ser econmico y como mximo- correspondera al momento en el que los costos superan a los precios de ventas. *En este criterio influyen factores externos, tales como el precio del cobre y el costo del cido; de hecho se analiza evaluando el costo de cada ganancia de recuperacin, que resulta determinado principalmente por el consumo de cido y muy poco sensible al consumo de energa a los precios vigentes. *Ocasionalmente hay factores de oportunidad, como por ejemplo: la estrategia de aumentar el tonelaje tratado y sacrificar recuperacin en perodos de precio elevado, para aprovechar las ganancias asociadas a una mayor produccin. *En todo caso, se aplican teoras de costos y beneficios marginales. Tasa de Riego Instantnea. Generalmente expresada en l/hr/m2; sta es una variable metalrgica de gran importancia e incidencia en el proceso. La tasa de riego, aplicada por el tiempo de duracin del ciclo, es responsable de incorporar la razn de lixiviacin al mineral para lograr la recuperacin objetivo. *Tasas de riego altas requieren una mayor razn de lixiviacin que las tasas bajas para lograr la recuperacin objetivo Las tasas altas presentan la ventaja de un tiempo del ciclo ms corto y como desventaja una menor concentracin de las soluciones efluentes. *En general las tasas de riego se establecen a partir de pruebas de inundacin y de humedades dinmicas (o pasantes) a varias tasas de riego efectuadas en el


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laboratorio, que luego se ratifican en pruebas de lixiviacin en columnas (que no siempre son adecuadamente interpretadas en este contexto). % de Tiempo de Riego (si Ciclos Pulsantes). El sistema pulsante se considera indispensable en la lixiviacin de sulfuros, sea para contribuir a la alteracin de las especies o para los requerimientos de oxigeno de las bacterias. Su aplicacin an no est generalizado para la lixiviacin de xidos, aunque es el mtodo que resulta ms adecuado para minerales con tendencia a la formacin de capas freticas de inundacin causada, por exceso de finos. Segn los conceptos de Terral, que usualmente adopta irrigacin con pulsos de riego (para aportar reactivos) y de reposo (para extraer productos a prcticamente todos los minerales), la forma de aplicar la solucin de riego incide en la eficiencia de la razn de lixiviacin, cuyo valor entonces resulta dependiente de la tasa de riego. En consecuencia existe una tasa instantnea, durante la fase de aplicacin, y una tasa promedio resultante del ciclo completo. *En los conceptos de Terral, an en la lixiviacin de xidos participan reacciones redox que hacen conveniente perodos de oxigenacin (en los reposos), sea para: . oxidar y destruir reductores ocasionalmente presentes que inciden en la recuperacin y en la cintica. . oxidar y destruir arcillas intercambiadoras inicas ocasionalmente presentes y con los mismos efectos anteriores. . disminuir los consumos de cido y ajustar la presencia de impurezas mediante mecanismos asociados al par Fe+2 y Fe+3, que responde a la presencia de oxgeno. *Las oxidaciones ocurren por la induccin de aire a las pilas que, tambin segn los conceptos y experiencias de Terral, resulta ms eficiente sobre la roca hmeda despus del estruje de un reposo para una reaccin fase gaseosa - fase slida directa, que durante el riego cuando la eficacia queda limitada por la baja solubilidad del oxgeno en las soluciones que cubren la superficie de las partculas. *La secuencia de pulsos est controlada por el reposo, que se aplica slo durante el tiempo en que ste resulta eficiente y est relacionada con el tiempo necesario para estrujar las soluciones y eliminar la pelcula lquida sobre las partculas para exponerlas. *Este perodo se determina experimentalmente en laboratorio y principalmente depende de: . La tasa de riego instantnea aplicada. . La altura de la pila. . La distribucin granulomtrica del mineral. . El uso de surfactantes. *Adems se debe disponer de un tiempo adicional para las reacciones fase gaseosa fase slida en las superficies de las partculas.Decisiones en el Desarrollo de un Proyecto Hidrometalrgico Sociedad Terral S.A.50

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*Los tiempos de riego se procura que sean breves y a la mayor tasa instantnea posible, pero que evite problemas de inundacin durante su perodo de aplicacin. *Ambos perodos se reducen a tiempos compatibles con la operacin y resultan habitualmente en das completos de reposo y de riego, que no necesariamente son los mismos. *Los perodos de riego y de reposo se compatibilizan con la disponibilidad de mdulos que se transforman en mltiplos de estos ciclos; por ejemplo: si los perodos de riego de reposo son iguales, deben ser pares tanto la cantidad total de mdulos como la cantidad que genera solucin rica o intermedia y la cantidad que se riega con refino. Altura de Apilamiento Esta es una funcin principalmente econmica, dado que el costo de cargar el mineral es directamente proporcional a la altura de la pila, factor que crece a una tasa mayor que el costo de cargar en superficie. La altura de pilas est tambin indirectamente asociada al tamao de la explotacin. La altura est condicionada por la disponibilidad de espacio (poca superficie conduce a pilas altas para economizarla). En sistemas de riego en paralelo (o tendido, donde toda la pila se riega slo con refino), la altura del apilamiento es el principal medio de ajuste de la concentracin de cobre de la solucin rica (el otro es la tasa de riego). *El tamao de la explotacin puede demandar medios ms o menos costosos para efectuar la carga de la tasa requerida de mineral; en general: . Explotaciones pequeas (en el orden de hasta 1000 TPD) usan pay loaders, cuya capacidad de altura limita en el orden de 3 3,5 m, como mximo y segn el tamao del equipo. . Explotaciones intermedias (probablemente hasta el orden de 5 a 10.000 TPD) adoptan apiladores mviles del tipo stacker con correa de descarga de ngulo horizontal variable. Estos equipos son cargados desde camiones y pueden alcanzar alturas en el orden de 6 - 8 metros. . Explotaciones de gran tamao adoptan sistemas de correas de distinto tipo; por ejemplo Grass-hoppers (tren de correas cortas que reciben mineral aglomerado-curado, lo traspasan entre ellas y alimentan el dispositivo final de carga de pilas), o sistema Manta Kraft (que depende de una sola correa de alimentacin a un sistema mvil, pero que tambin dispone de rotopalas y sistemas de remocin del ripio lixiviado). . Algunas explotaciones de minerales marginales en condicin Run off mine (ROM) se cargan desde la superficie por volteo de camiones, usualmente seguido por ripeo de la superficie para restituir permeabilidad. *La altura de carga est asociada a la duracin del ciclo a travs de la tasa de riego, dado que entre ambas definen el tiempo de riego necesario para suministrar la razn de lixiviacinDecisiones en el Desarrollo de un Proyecto Hidrometalrgico Sociedad Terral S.A.50

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*La altura tambin se correlaciona con la forma de oxigenar la pila (cuando se requiere). La prctica muestra que hasta 3 3,5 metros no es necesario inyectar aire a presin para oxigenar las pilas, mientras que alturas superiores s lo necesitan. Dosis de Lquido Para Aglomerar Mineral. Generalmente se establece en el orden del 70 al 80% de la humedad de impregnacin determinada en pruebas de laboratorio, cantidad a la que se resta la humedad natural o la remanente luego de los sistemas de contencin de polvo del chancado y el volumen equivalente del cido agregado. *Algunas empresas adoptan pruebas empricas para comparar la calidad del aglomerado con varias dosis de agua y objetivizar sus caractersticas mecnicas. *En el caso de curados in situ, como los aplicados en la lixiviacin de minerales marginales en condicin ROM, no slo es importante la dosis sino que tambin la forma de aplicarla para garantizar que ella impregne efectivamente la roca sin escurrimiento al drenaje. *Cabe mencionar que en varias empresas se ha comenzado a reemplazar el agua por refino por diversas razones. Es una tendencia que se extender ya que presenta varias ventajas metalrgicas, asociadas a los efectos de su contenido de fierro sobre el mineral en esta fase del tratamiento. Consumo Total de Acido del Mineral (para % recuperacin). El consumo total de cido del mineral para lograr la recuperacin objetivo mediante las reacciones qumicas con las especies; es cubierto parcialmente por el equivalente de cido, del cobre extraido de las soluciones ricas en las etapas de extraccin de la planta SX. Concuerda con el Consumo neto, que corresponde exclusivamente al consumo de la ganga en (kgacido/TM) y que es el cido fresco externo agregado al sistema completo LX-SX-EW que se contabiliza en los costos de operacin. Tambin concuerda con el Consumo especfico de cido fresco en (kgacido/kgCu lixiviado), que es otra forma de expresar el concepto anterior, pero esta vez referido al cobre extraido al mineral. *Nuevamente, el consumo total y sus asociados no son un parmetro, sino caractersticas que se resean en los criterios de diseo. *Corresponde al consumo total de cido que equilibra la demanda de la lixiviacin, en un escenario dado de procesos. *El consumo puede ser manipulado mediante metodologas especiales para ajustar las caractersticas de la solucin rica, pero ello debe ensayarse y verificarse en la etapa de pruebas metalrgicas.


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Cantidad de Mdulos Instalados. Como consecuencia de la cantidad requerida de mineral, la altura del apilamiento adoptada y los ngulos de reposo del mineral (naturales o artificiales) se define la superficie total de pila en operacin para el tratamiento del mineral. *Normalmente la pila se subdivide en mdulos (o parcelas, o pads, o simplemente pilas). *Segn los enfoques habituales, la cantidad de pilas es una funcin relacionada con la sub-divisin ms o menos arbitraria del ciclo de lixiviacin, o con los das de carga y preparacin y ciclos de tratamiento de la pila. *Segn los enfoques de Terral, la superficie unitaria depende de la cantidad de mdulos demandados por los ajustes de concentracin requeridos por la concentracin de cobre en la solucin rica establecida como objetivo, a partir de la combinacin de los efluentes de los mdulos, con minerales en diversos grados de avance de la lixiviacin. *Consecuentemente con esta metodologa, se define simultneamente: la cantidad tpica de mdulos que generan solucin rica, los que se riegan con refino y los que generan y/o recirculan solucin intermedia. *En este caso la superficie de cada mdulo ser la superficie total dividida por la cantidad de mdulos en operacin. *Las dimensiones de cada mdulo (y en consecuencia las de la pila total) se eligen posteriormente conciliando diversos factores condicionantes, uno de los cuales puede ser el factor controlante. Los principales factores condicionantes son: - La topografa de la superficie disponible. - Las caractersticas del sistema o mtodo de carga de mineral, que a veces establecen una de las dimensiones (por ejemplo: los apiladores establecen el criterio de eleccin del ancho). - La disposicin hidrulica del sistema de riego, desde el punto de vista de garantizar la uniformidad de presiones en los emisores para lograr tasas de riego uniformes y tambin desde el punto de vista de conciliar las reas cubiertas por aspersores que es el caso ms complejo de ajustar.

Concentracin Mxima de Impurezas en Solucin Rica. La concentracin de impurezas (generalmente: exceso de cido, fierro y cloruros) en la solucin rica se deduce a partir de clculos basados en los aportes del mineral (medidos en las pruebas metalrgicas) y en los del agua industrial, y no descartados en la impregnacin del ripio abandonado, considerando adems su concentracin por evaporacin de agua en las pilas.


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*Su concentracin no es necesariamente el valor medido en las pruebas, dado que en ellas es difcil alcanzar el estado de rgimen estacionario. *En general, las impurezas totales se miden a travs de la concentracin total de sulfatos en las soluciones circulantes. Medidas indirectas se obtienen de la viscosidad y densidad de las soluciones. *Su concentracin es funcin del cido suministrado a la lixiviacin y se controla por este medio, an a expensas de la cintica del proceso. *Su presencia descontrolada tiene efectos negativos en la misma lixiviacin y en la eficiencia de los procesos de SX y EW a continuacin. Total de Descarte de Refino de Planta Completa. Esta es una condicin completamente indeseada, provocada por el descontrol de la presencia de impurezas y por el fracaso de las medidas para controlar su presencia. Debe disponerse de pozos de evaporacin si se prev su necesidad,. Concentracin de Acido Libre en la Solucin Rica. En la prctica, la presencia de cido en la solucin rica afecta la eficiencia de la planta SX a pesar de la excelentes caractersticas de los extractantes modernos. Los efectos indeseados son debidos tanto a la acidez libre en s misma como a la presencia de impurezas que siempre la acompaa. *Corresponde a una decisin del propietario, pero la posibilidad y formas de lograrlo deben verificarse previamente en pruebas metalrgicas. *Aunque los medios de control de su concentracin frecuentemente llevan a un deterioro de la cintica, el costo de resolver sus efectos es ms alto que las prdidas causadas por la prolongacin del ciclo, que incluso puede adems mejorar la recuperacin y bajar el propio consumo de cido. Concentracin de Cobre en la Solucin Rica. Es un parmetro de la mayor importancia econmica ya que redunda en el tamao de las instalaciones de la planta SX, que se disea en funcin del caudal de esta solucin. Este es un parmetro objetivo directamente asociado a prcticamente todos los factores mencionados y cuya forma de lograrla deben verificarse previamente en pruebas metalrgicas, para comprobar la combinacin adecuada de las cinticas de recuperacin de cobre e impurezas y de consumo de cido. *La concentracin resulta de la configuracin del manejo de las soluciones, que mediante la generacin y recirculacin de solucin intermedia permiten ajustar al mismo tiempo la razn de lixiviacin con la razn de concentracin que se corresponde con la concentracin deseada de la solucin rica.


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*Otros factores relacionados con su logro corresponden a la modulacin del apilamiento y tamaos de cada unidad, a la tasa de riego y a la altura de pilas, que se combinan de modo que permitan alcanzarla. *Las variaciones de las caractersticas del mineral son absorbidas mediante el manejo de la solucin intermedia, cuya capacidad de bombeo debe ser holgada para adaptarse a los casos extremos de comportamiento de los minerales. Tasa de Consumo de Aire de la Lixiviacin. Expresado como m3N/h/TM, es un parmetro que slo recientemente se comienza a considerar en los proyectos con el objeto de satisfacer los requerimientos de oxgeno de las reacciones de xido-reduccin en la lixiviacin, incluidas las demandadas por las bacterias en las lixiviaciones de sulfuros *Los valores requeridos an no estn bien asentados, pero se usan en el orden de 0,02 m3N/h/TM, agregados durante los esquemas de riego continuo. *Las pilas bajas (3,5 metros de altura o menos) parecen oxigenarse por si solas, principalmente por el leve vaco generado al detener el riego y drenar las soluciones, en los sistemas de riego pulsantes. *Para las pilas ms altas s es incidente la inyeccin externa de aire. *Existen estudios que muestran que: . en general, son efectivas dosis menores a las usadas. . es ms eficiente la inyeccin de aire durante las fases de reposo de los riegos pulsantes que durante los riegos, sean estos continuos o pulsantes. . probablemente el efecto se debe a que la accin del oxgeno no est limitada por su baja solubilidad en las soluciones.


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6.

REQUERIMIENTOS DE UNA LIXIVIACION IDEAL.

Una observacin de los resultados de la lixiviacin de varios, permite proponer los requerimientos de una lixiviacin ideal: * Debe maximizar las recuperaciones metalrgicas y minimizar los consumos de cido, de agua y de energa. * La solucin rica generada debe cumplir con las condiciones de concentracin de cobre y cido, que le impone la planta SX para mantenerse en su eficiencia mxima. * Debe generar una solucin rica limpia, sin slidos suspendidos, coloides, fierro, cloro, manganeso y sulfatos totales, para minimizar peligros de borras y traspasos de acuosos al electrolito que causen descartes y consumos de agua tratada, de aditivos y de energa en calentamiento. * Debe anular los efectos de eventuales reductores y arcillas intercambiadoras inicas en el mineral. * El curado -si se usa- debe adoptar dosis calculadas de modo que sean compatibles: . una mxima ganancia de cintica, . un mnimo potenciamiento del consumo de cido y de la contribucin de su exceso a la solucin rica y . una nula o mnima incorporacin de impurezas solubles a las soluciones ricas. * Debe evitar la formacin de capas freticas e inundaciones localizadas, que se traducen en canalizaciones y deslizamientos o derrumbes del apilamiento. * Debe permitir idealmente, el tratamiento conjunto de minerales de diversa mineraloga, incluidas especies de xidos y de sulfuros. * Debe permitir administrar el comportamiento del fierro de modo que: . Se mantengan en solucin los contenidos necesarios para el comportamiento adecuado de las bacterias en la lixiviacin de sulfuros. . Se mantengan en solucin las cantidades y proporciones "frrico-ferroso" para producir las interacciones deseadas, en cuanto a: la regeneracin de cido, a la creacin de condiciones oxidantes y a la co-precipitacin de impurezas. * Debe evitar la formacin de precipitados frricos coloidales que fomenten canalizacin de soluciones, y cuando ellos se formen, debe permitir el estruje del agua desde esas precipitaciones. En la figura se muestra una configuracin de instalaciones de lixiviacin capaz de lograr el cumplimiento de las caractersticas sealadas.Decisiones en el Desarrollo de un Proyecto Hidrometalrgico Sociedad Terral S.A.50

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Mineral

Acido

Descarte Agua

Curado

Ref. a S.Rica

S.Int. a S.Rica

S.Int. a S. Int.

Ref. a S.Int.

Agua a S. Int.

S. Rica Planta SX

S. Interm.

Refino

CONFIGURACION DE UN SISTEMA DE LIXIVIACION BALANCEADO

7.

PARAMETROS Y CRITERIOS DE DISEO DE PLANTAS SX.

En la parte de los clculos de confeccin del Balance de Masas pertinentes a las plantas SX, nuevamente es conveniente considerar los factores relativos a la concepcin de las instalaciones de planta por ejemplo, configuraciones alternativas de las etapas de SX, existencia de etapa de lavado de orgnico, rutas de los descartes de electrolito hasta integrarse al refino, implementacin completa del rea de estanques y otros- para garantizar desde el principio la compatibilidad entre los requerimientos de procesos y las configuraciones alternativas de plantas que los satisfacen. Un aspecto relevante a considerar se refiere al grado de flexibilidad de las instalaciones, dado que las condiciones operacionales variarn durante el tiempo incluso las plantas que se ampliarn deben prever anticipadamente las condiciones para hacerlo- y las plantas


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deben contar con la posibilidad de adaptarse a los cambios, con mnimos deterioros de los ndices de eficiencia establecidos por el Propietario. En forma previa a los clculos oficiales, se recomienda efectuar tanteos con las diversas configuraciones alternativas hasta descubrir la ms adecuada al caso particular. Posteriormente y una vez adoptada una configuracin, se sugiere efectuar sucesivas iteraciones de clculos para ajustar todos los parmetros y condiciones de operacin en forma simultnea y adecuadamente conciliada. Un listado tpico de los criterios y parmetros que se usan en los clculos de diseos de las reas SX y sus fuentes de origen se encuentra en la pgina siguiente.


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PARAMETROS DE EXTRACCION POR SOLVENTES.ANTECEDENTES DE EXTRACCION POR SOLVENTESCapacidad de Transferencia del Reactivo. Eficiencia de Extraccin Asumida en SX. Relacin O/A Externa en Extraccin. Continuidad en E-1, en L-1 en R-2 en CR-1. Razn O/A (Operacional) en E-1, en L-1, en R-2 (y en CR-1). Continuidad en E-2 y en R-1. Razn O/A (Operacional) en E-2 en R-1. Recirculaciones Instaladas de Fases en etapas. Valor objetivo, asociado a condiciones de operacin. Valor objetivo (respecto Cu total a extraccin), asociado a condiciones de operacin. Condicin resultante de la configuracin. Condicin convencionalmente acuosa, para evitar arrastres de orgnico. En el orden de 1/1,1 para generar condicin anterior. Condicin convencionalmente orgnica para evitar arrastres de acuoso. En el orden de 1,1/1 para generar condicin anterior. Definicin del propietario, segn opciones de operacin.

ARRASTRES DE FASES, SEPARACIONES Y EVAPORACIONESOrgnico en Acuoso (diseo; acuoso o orgnico continuo). Retencin de Arrastres de Orgnico en Equipos Posteriores. Evaporacin de Solvente en Mezcladores. Evaporacin de Solvente en Decantadores y Estanque de Orgnico. Valor objetivo, asociado a condiciones de operacin. Valor objetivo, asociado a condiciones de operacin. Valor medido, generalmente en el orden de 0,3 l/da/m2 Valor medido, generalmente en el orden de 0,3 l/da/m2

ELECTROLITOS Y CONDICIONES DE LA ELECTRO OBTENCINConc. Mnima, Acido en Electrolito Rico. Conc. Mxima Adoptada, Cobre en Electrolito Avance a EW. Concentracin de Cobre, Electrolito Circulante. Concentracin de Cobre, Electrolito Gastado EW a R-1. Das de Depsito: Lminas. Lminas/Ctodo Inicial. Rechazo de Lminas. Densidad de Corriente Nominal y Mxima. Caudal Especfico de Electrolito en Celdas. Das de Depsito: Ctodos Comerciales. Area del Ctodo (por cara). Eficiencia de Corriente Estimada. Ctodos por Celda. Relacin entre Evaporacin y Prdida Electroqumica de Agua. Consumo de Guar. Cobalto en Electrolito. Calor Especfico del Electrolito. Calentamiento Promedio de Electrolitos. Definicin del propietario, para completar Re-extraccin. Definicin del propietario, para evitar cristalizacin. Definicin del propietario, segn escenario de concentraciones elegido. Definicin del propietario, segn escenario de concentraciones elegido. En caso de usarlas; normalmente es un da. Habitualmente 7 lminas generan 6 ctodos iniciales. Valor objetivo en el orden del 5%, asociado a condiciones de operacin. Definicin del propietario, segn escenario de condiciones establecidas Definicin del propietario, segn escenario de condiciones establecidas. Definicin del propietario, segn escenario de condiciones establecidas. Habitualmente en el orden de 1,0 m2/cara, para ctodos permanentes estndar. Valor objetivo, asociado a condiciones de operacin, generalmente en orden del 90%. Definicin del propietario, segn escenario de condiciones establecidas. En celdas EW; la condicin resulta de la configuracin; usualmente en orden de 1. Valor objetivo, asociado a condiciones de operacin, usualmente en orden de 250 g/tCu Definicin del propietario, segn escenario de condiciones establecidas. Valor convencional, en el orden de 0,85 (Kcal/l). En intercambiadores; Define propietario, segn escenario de condiciones establecidas


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Workshop Hidro-Electrometalurgia; Nov. 2001 - Via del Mar - CHILE

8.

CONSIDERACIONES PARA ESTABLECER PARAMETROS Y CRITERIOS DE PLANTAS SX.

En muchos proyectos la filosofa inherente al diseo de la planta SX ha sido concebirla fatalistamente como un elemento instrumental al tratamiento de las soluciones ricas de lixiviacin que se espera obtener, mientras que la planta EW se concibe como instrumental para obtener la produccin, lo que implicaba que la planta SX se constitua en una interfase entre ambas. La experiencia muestra que es ms razonable relacionar todo el proyecto con el objetivo de produccin a bajo costo, con las diversas etapas cumpliendo misiones concretas: * La lixiviacin: * La planta SX: * La planta EW: Recupera y logra soluciones ricas de caractersticas pre-establecidas. Prepara los electrolitos ms adecuados para la depositacin. Produce eficientemente ctodos de alta calidad.

Esta forma de interaccin lleva al Propietario a asumir varias definiciones previas respecto de las estrategias de configuracin del proyecto antes de decidir sobre los parmetros propiamente tales. Las principales decisiones de este tipo son: 8.1 Configuraciones Generales de Plantas SX:

La ms importante de las decisiones relativas a las estrategias que adopta el propietario llega decidida hasta esta fase desde la fase de lixiviacin. Ella se refiere a la concentracin de cobre, cido e impurezas caractersticas de la solucin rica, que en general es definida por los criterios que se indican: * Cobre: La mayor concentracin obtenible con seguridad y consistencia en la lixiviacin, pero limitada por la mayor concentracin de reactivo en el orgnico capaz de extraer su cobre sin exponerse a aumentos de viscosidad que fomenten sus prdidas por arrastres en acuosos. Se acepta en principio que esta ltima condicin limita al 25 % (en volumen) las concentraciones de reactivo, lo que se asocia con extracciones del orden del 92 % a soluciones ricas con el orden de 8,2 grCu/l, provisto que ellas posean baja acidez. * Acido: La menor concentracin (o ms alto pH) posible, para desplazar los equilibrios hacia la extraccin de cobre y fomentar la mejor performance del reactivo extractante. Valores de pH de 2,0 o superiores son ideales para este efecto.


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Nota: Se reconoce que un pH superior a 2,0 invita a la captura de fierro por el extractante en la etapa E-1. A pesar de la alta selectividad de los reactivos, sta condicin es real pero, en la prctica, se corrige fcilmente por la disposicin de la entrada de la recirculacin de acuoso a esta etapa, cuya acidez baja de 2, el pH de la alimentacin de solucin a la etapa.

* Impurezas: Debe procurarse la menor concentracin posible de obtener en la lixiviacin, pero debe disponerse de medios para controlar sus efectos si an puntualmente sobrepasan las expectativas. Justamente, una buena forma de cumplir el requisito es un alto pH en las soluciones ricas. Otras decisiones previas del Propietario generalmente se refieren a los temas siguientes: La configuracin de la Planta SX. La configuracin bsica utiliza 3 etapas de mezcladores-decantadores en una configuracin 2E + 1R, lo que tiene las ventajas de economa de inversiones, pero que presenta una reducida capacidad de adaptacin a las condiciones de operacin y queda expuesta a menores disponibilidades de planta. Resulta ms adecuada una configuracin de 4 etapas, con conexiones hidrulicas para adoptar varias configuraciones alternativas:

S. Rica

El. Desc.

S. Lavado

E-1

E-2

R-2 O R-1 o E-1P

R-1 O (L-1)

Refino

El. Rico

TK Orgnico

MODELO DE CONFIGURACIONES DE PLANTA SX


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. 2E + 2R:

Como configuracin normal de operacin; permite lograr mejores ndices de transferencia con orgnicos ms diluidos en reactivo. Tambin permite usar electrolitos de menor acidez para descargar el orgnico, lo que prolonga su propia vida til y la de los nodos. Para resolver la presencia de impurezas en el electrolito por arrastres de acuoso en el orgnico cargado, evitando descartes elevados y los costos asociados. Para resolver el tratamiento de soluciones ricas de baja concentracin. De extraccin o de Re-extraccin, para resolver mantenimiento o fallas de equipos sin prdida de disponibilidad operacional de planta.

. 2E + 1L + 1R:

. 2E + E1P + 1R: . Sin 1 Etapa:

La cantidad de trenes de la planta SX. Sin importar el tipo de mezcladores-decantadores adoptados, hay factores que limitan el caudal posible de procesar, que van desde el tamao de los ductos hasta la confiabilidad prctica de las frmulas de diseo de los mismos. Los mayores equipos mezcladores-decantadores construidos oscilan en el orden de 2.000 m3/h y si hay caudales mayores de solucin rica resulta aconsejable distribuirlo en trenes paralelos, ms bien que intentar la construccin de equipos ms grandes. La conveniencia de trenes paralelos parece aconsejable tambin para el diseo de plantas pequeas y reubicables, configurados sobre la base de equipos de menor tamao, pero desarmables para su transporte.

El tipo de equipos a adoptar. Existen diversas tecnologas asociadas a los mezcladores-decantadores, siendo las principales: *el extensamente usado tipo convencional de perfil bajo (con ms o menos modificaciones para optimizarlos), *el novedoso VSF (de Outokumpu), *el menos conocido tipo Kreb y *los recientes reverse flow, reconociendo que existen numerosas propuestas de equipos que no han alcanzado usos ms all de los experimentales.


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En todo caso, la mayora de los comentarios de este documento son relativos al tipo convencional. Las defensas a los arrastres. Tanto los arrastres de orgnico en acuoso (que se traducen en prdidas de reactivo y en dao a ctodos), como los de acuoso en orgnico (que provocan contaminaciones, principalmente del electrolito) debieran ser resueltos. En consecuencia, se debe decidir si se adoptar alguna medida y, en caso afirmativo, cual ser la forma de hacerlo. Los medios usuales para detener los arrastres son: *De orgnico en refino: Su recuperacin es de inters econmico y usualmente slo se considera el uso de medios de recoleccin en el pozo de refino para recuperar la fraccin ah decantada. Desde hace un tiempo, algunas plantas adoptan el uso de equipos con medios de coalescencia o de post-decantadores que actan por varios mecanismos (flotacin, coalescencia y decantacin); la tendencia lleva a aumentar su uso para lixiviaciones bacterianas, a causa del efecto de los arrastres sobre los micro organismos y la pila. *De orgnico en electrolito: La recuperacin de la baja prdida de orgnico asociada no necesariamente reviste un inters econmico directo, sino que ms bien se justifica desde el punto de vista de la calidad fsica de los ctodos, que resulta usualmente afectada por la adherencia a su superficie. El enfoque tradicional de depender slo de filtros de orgnico y de un grupo de celdas de limpieza, cambia a complementarlos y hasta reemplazarlos- por celdas de flotacin, medios de coalescencia y post-decantadores. *De acuoso en orgnico cargado: Largamente esta es la principal forma de traspaso fsico de las impurezas de las soluciones de lixiviacin, desde las etapas de extraccin al electrolito y que ha motivado la modificacin de los enfoques de los estanques de orgnico y a su complementacin por el uso de equipos con medios de coalescencia y hasta por el uso de etapas de lavado de orgnico para diluirlas. *De acuoso en orgnico descargado: Dado que esta corriente es moderada y que causa el paso de electrolito puro a las etapas de extraccin, solo representa una forma de descarte de electrolito y se le presta atencin en casos muy especiales. El Uso de Etapa de Lavado de Orgnico. La adopcin de un mezclador-decantador para diluir los arrastres de impurezas desde las etapas de extraccin hasta el electrolito representa la ltima de las barreras para minimizar la incorporacin de elementos por este mecanismo fsico, pero su efecto es nulo respecto de los traspasos de tipo qumico, debidos a la selectividad caracterstica de los extractantes. La incorporacin de esta etapa minimiza los descartes de electrolito necesarios para equilibrar las impurezas en el electrolito y de esta forma evita sobredimensionar laDecisiones en el Desarrollo de un Proyecto Hidrometalrgico Sociedad Terral S.A.50

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planta SX, permite lograr economas de agua tratada (cuando sta es escasa) y principalmente de cobalto asociadas a los descartes; ocasionalmente, tambin permite resolver problemas de presencia de borras, que pueden ser expresamente formadas en esta etapa para purgarlas desde ella. * El lavado de orgnico se efecta al orgnico cargado, que previamente ha decantado buena parte de sus arrastres de acuoso en su estanque de circulacin. * Se realiza con una mezcla de agua tratada y cido, para ionizarla con el fin de mejorar sus propiedades de separacin de fases. * El cido necesario puede provenir de parte del descarte del propio electrolito, que resulta ser adecuadamente limpio para los efectos del lavado. * La concentracin mnima de cido es del orden de 2 grAc/l y la mxima posible de usar es del orden de los 90 grAc/l, para evitar la descarga parcial del orgnico. * El destino directo usual del agua de lavado usada y tambin del descarte de electrolito- es el refino. * Sin embargo conviene ms traspasarla a la alimentacin de la etapa E-2 para enfrentar al orgnico descargado, cuya avidez por iones recupera de inmediato el cobre contenido en la solucin -si es que fue preparada con descarte- no obstante su acidez que se diluye en el mayor caudal de la corriente principal de los acuosos de extraccin. * Si no se dispone de otro uso para el sobrante de descarte no usado en la ionizacin del lavado o si el lavado no existe, tambin conviene destinarlo a la misma etapa E-2 y por las mismas razones indicadas. * El reuso del cido del descarte con este fin evita la incorporacin externa, que puede contribuir a desbalancear el sistema de lixiviacin. * El enfoque indicado permite adems recircular internamente todo el cobre de los descartes de electrolito en la planta SX y evita la necesidad de sobredimensionarla, requerida por los casos extremos de ataque de impurezas. * El enfoque tambin hace necesario reajustar las recirculaciones de orgnico en la etapa E-2, para lograr la continuidad orgnica frente a un caudal de acuoso que resulta incrementado por este caudal lateral de acuoso. Para definir la necesidad real de incorporar una etapa de lavado, conviene modelar matemticamente el comportamiento de la planta proyectada en diversos escenarios probables de contenidos de impurezas y configuraciones de equipos, cuyos datos de performance pueden provenir de sus proveedores, de fuentes confiables que los hayan usado, o de ensayos en planta piloto.Decisiones en el Desarrollo de un Proyecto Hidrometalrgico Sociedad Terral S.A.50

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En todo caso, si los factores econmicos del proyecto no se ven afectados, se recomienda la configuracin general 2E + 2R para la planta SX, que permite convertir ocasionalmente la etapa R-1 en L-1, mientras la R-2 se constituye en la R-1, para resolver cualquier ataque imprevisto de impurezas causado por factores externos fuera de control. El tratamiento de las borras. Las borras, consistentes en emulsiones estables de acuoso, orgnico, slidos y aire (ocasionalmente) son de una ocurrencia muy difcil de evitar en una planta de SX debido a las mltiples causas de su formacin, normalmente asociadas a la aparicin de superficies con carga elctrica en las soluciones. Ellas favorecen los arrastres de una fase en otra y aumentan as las contaminaciones entrecruzadas y desestabilizan las continuidades de fase de los equipos con otros efectos secundarios y deben ser removidas. La remocin en s no es fcil y depende de dispositivos ms o menos exitosos instalados en los decantadores conectados a la succin de bombas de diafragma y difcilmente son recolectados como una emulsin aislada, sin ms bien acompaada por las fases separadas, por lo que se les recolecta en tanques de decantacin de los excesos para separarlos y retornarlos a la planta. Los medios existentes para desestabilizar las borras corresponden a la agitacin mecnica en continuidad orgnica mtodo desarrollado por Chuquicamata- y al uso de centrfugas que separan las fases slida, acuosa y orgnica. Slo muy recientemente se inician estudios destinados a prevenirlas. La definicin del Propietario respecto de este tema en realidad slo se refiere al tipo de solucin a adoptar, ya que resultara muy inadecuado no adoptar ninguna. 8.2 Los Parmetros de Extraccin por Solventes Propiamente Tales:

Al igual que en la lixiviacin, los parmetros resean algunos valores que son datos simplemente medidos o observados. Otros son calculados directamente a partir de los datos, por ejemplo: el caudal de solucin rica depende de la produccin deseada y de la recirculacin de cobre por descarte de electrolito, y se establece a partir de la concentracin de la solucin rica y de la eficiencia de extraccin, mientras el caudal de orgnico depende del factor anterior y de la decisin de la relacin O/A externa. Ninguno de estos tipos de parmetros se explican a continuacin Los parmetros ms complejos se establecen luego de definir los mencionados aspectos previos, que aportan las configuraciones de planta que conectan los diversos caudales en el diagrama de flujos. El anlisis a continuacin para establecer cada uno de los parmetros y criterios procede, en general, segn las consideraciones siguientes:


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Capacidad de Transferencia del Reactivo. O simplemente el Indice de Transferencia, se expresa como los gramos de cobre intercambiados por un litro de orgnico de 1% de concentracin de reactivo, en las condiciones reales de operacin de cada planta. El concepto se relaciona con el grado de eficiencia con el que los operadores usan el orgnico mediante los ajustes de planta que establecen y tambin con la transferencia neta del reactivo especfico usado, que en general es inherentemente alto y que conduce a ndices de transferencias en el orden de 0,36 grCu/l/1%(v/v), y an superiores en condiciones reales ideales. El valor del ndice se calcula a partir de los caudales de acuoso alimentados y sus concentraciones de cobre al ingreso y salida, divididos por el caudal de orgnico y su concentracin de reactivo (obtenida por medicin de la carga mxima). La estadstica de plantas muestra Indices en el orden de slo 0,30 grCu/l/1%(v/v) y an menores, lo que refleja la existencia de algn tipo de desajuste operacional cuyas causas ms frecuentes son: *La combinacin de caudal y concentracin de reactivo en el orgnico es exagerada para transferir el cobre alimentado y existe un exceso real de reactivo ocioso. *El reactivo no se est descargando adecuadamente y se falsea la determinacin del ndice. * El reactivo no se est cargando adecuadamente y se afecta el ndice medido. La causa real puede ser establecida por medio de pruebas de eficiencia de mezclado de los equipos, que comparan los estados de equilibrio de cada mezclador en las condiciones de operacin planta, con el respectivo de equilibrio termodinmico determinado en simples pruebas de agitacin prolongada: *Si las eficiencias de mezclado son bajas y los ndices de transferencia tambin son bajos, el problema es inherente al diseo de los mezcladores que no permiten explotar adecuadamente las capacidades del orgnico. *Si las eficiencias de mezclado son altas y los ndices de transferencia son bajos, se verifica el exceso de reactivo. *Si la falta de acidez libre en el electrolito -adems de una baja eficiencia de mezclado- es la causa de una pobre descarga del orgnico que afecta el ndice, nuevas pruebas de eficiencia, pero con electrolitos de acidez aumentada, detectarn esa causa. *Si la causa de un ndice bajo es una alta acidez de la solucin rica, que impide que el equilibrio de extraccin se desplace hacia la carga del orgnico, otras pruebas de eficiencia de mezclado, pero con soluciones ricas de menor acidez, detectarn esta ltima causa.


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La incidencia econmica del ndice de transferencia es evidente, dado que se asocia con la concentracin del reactivo necesaria para transferir el cobre, de modo que una mala eficiencia se asocia a un orgnico con una innecesariamente alta y costosa concentracin de reactivo, que adems aumenta el costo de sus prdidas por arrastres. Finalmente, la presencia de reactivo ocioso -asociada a un bajo ndice de transferencia- establece la posibilidad que sus espacios de captura que permanezcan libres de cobre sean usados por otros iones (presumiblemente en el orden Fe +3, Mn+2 y otros) que se transfieren qumicamente al electrolito como impurezas al margen de toda consideracin sobre sus propiedades de selectividad. En conclusin, debiera apuntarse a establecer un alto ndice de transferencia, pero inevitablemente la medida debe ir acompaada por el establecimiento de los otros parmetros que la hagan posible. Eficiencia de Extraccin en SX. El concepto expresa la relacin entre las concentraciones de cobre entre el ingreso de solucin rica y su entrega como refino. Aunque es muy habitual incluir un valor entre los parmetros (usualmente en el orden del 90% o superior), en rigor el concepto es una consecuencia de las condiciones de operacin, ms bien que un parmetro propiamente tal. *En realidad, parte del concepto cambia si ingresan lateralmente otros flujos de acuoso a las etapas de extraccin, como se sugiere hacerlo con los descartes de electrolito y con el agua de lavado de orgnico usada, ms an si slo ingresan a la etapa E-2 y no a las dos instaladas. *Si se expresa como parmetro, lleva a la obligacin de cumplirlo; dado que la forma ms fcil de lograrlo es mediante un aumento de la concentracin de reactivo en el orgnico, ello motiva una disminucin del ndice de transferencia, con las mencionadas consecuencias econmicas y de traspaso qumico de impurezas, que a travs de los descartes de electrolito que causan, suman luego otras consecuencias a la economa del proyecto. *Puesto en la alternativa de cumplirlo como parmetro, es ms adecuado usar una razn O/A externa mayor que uno, para que sea el exceso de caudal de orgnico y no la concentracin de reactivo- el mtodo de lograr la eficiencia de extraccin ordenada. *La principal razn para indicar esta eficiencia como parmetro es motivar la obtencin de un refino de la menor concentracin de cobre posible, que minimice sus prdidas por impregnacin del ripio, dado que en la prctica ste es la ltima solucin que moja al mineral al trmino de su ciclo de lixiviacin y puede motivar prdidas incidentes de recuperacin, de hasta el 2 % del cobre del mineral.


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*Sin embargo el enfoque anterior puede an mejorarse por otro consistente en cambiar el punto de reposicin de agua al refino, desde el pozo de refino hasta directamente hacia el mineral bajo la forma de un lavado final. De esta forma, el agua de reposicin recupera parte de la impregnacin de refino desde las pilas y minimiza el valor econmico de la impregnacin. *La estrategia de lavado indicada presenta como condicin que la lixiviacin haya sido efectuada de modo de incorporar un mnimo de impurezas a las soluciones, sea evitando su disolucin desde el mineral o re-precipitndolas en l en forma estable, de forma que el lavado con agua no las reincorpore a las soluciones. En conclusin, es ms importante econmicamente establecer un alto ndice de transferencia que una alta eficiencia de extraccin, la que sin embargo puede tambin mejorarse simultneamente, estableciendo las condiciones de proceso que la permitan sin aumentar la concentracin de reactivo en el orgnico. Paralelamente, tambin pueden incorporarse medidas de lavado de pilas para lograr las bajas prdidas por impregnacin de ripios, que se esperan normalmente de los refinos logrados con una buena eficiencia de extraccin. Relacin O/A Externa en Extraccin. El concepto expresa la relacin entre los caudales de orgnico y acuoso al sistema, independientemente de las recirculaciones en las etapas. Este factor s tiene una connotacin de parmetro real, ya que se constituye en la forma de lograr simultneamente el ndice de transferencia y la eficiencia de extraccin al definir como consecuencia del ajuste la concentracin de reactivo en el orgnico y que permite transferir el cobre a la re-extraccin. En principio, conviene establecer una razn O/A en el orden de 1/1 para las etapas de extraccin, debido a conceptos constructivos de los equipos mezcladores-decantadores y de sus recirculaciones internas de fases, ms que por razones de procesos. Sin embargo la recomendacin anterior puede alterarse, por ejemplo, en los periodos iniciales de plantas que estn destinadas a ampliarse, para transferir las masas de cobre con mayores caudales de orgnico pero de menor concentracin de reactivo, desde caudales menores de solucin rica, pero ms concentradas en cobre. Recirculaciones Instaladas de Fases en Etapas de SX. Es un parmetro prctico que resuelve con amplitud las necesidades de recirculacin demandadas por las continuidades de fases de las etapas, aseguradas por las razones O/A operacionales establecidas en parmetros para permitir sus ajustes rpidos. En general es suficiente instalar recirculaciones suficientes para ajustar las razones fase continua/fase dispersa hasta del orden de 1,25/1 -superiores a las nominales de 1,1/1- cuidando de considerar todos los caudales a cada etapa, que pueden verse


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distorsionados por la razones O/A externas diferentes de 1/1 (por ejemplo las de acuoso en la etapa L-1) y por la entrada de caudales laterales a la etapa E-2. Arrastres de Orgnico en Acuoso. El concepto de inters se refiere a las etapas de continuidad orgnica para reflejar las prdidas de orgnico desde E-2 (en el refino) y desde R-1 (en electrolito rico) que luego deben detenerse en lo posible en otras instalaciones de la planta. Si bien se resea un valor (o rango) en los parmetros, este slo representa la expectativa del Propietario respecto del valor mximo ya que en realidad los arrastres son consecuencia de mltiples factores que an no se comprenden en su totalidad. Retencin de Arrastres de Orgnico en Equipos Posteriores. Nuevamente es ms bien un valor objetivo esperado que un parmetro, en el caso de adoptar alguna estrategia y medio de retencin para reducir el consumo de reactivo por tonelada de cobre depositado. Representa el valor asignado como meta al proveedor del equipo o al diseador de la instalacin o al valor aceptado por ellos, pero el % de retencin depende de factores difcilmente controlables, a menos que previamente se hayan efectuado pruebas en equipos piloto y en las mismas condiciones de operacin bien simuladas en pruebas. En todo caso, s es aconsejable el uso de equipos para optimizar la retencin de los arrastres de orgnico: * En el refino: * En el electrolito: Con el objeto de bajar costos de operacin asociados a prdidas evitables. Con el fin de optimizar la tarea de los filtros que lo retienen para evitar la contaminacin de ctodos.

Respecto de la evaluacin de las prdidas del diluyente del orgnico, que se consume por evaporacin adems de por arrastres, conviene estimarlas a partir de clculos preliminares de las superficies de evaporacin de los equipos y de mediciones locales de las tasas de evaporacin. Concentracin Mnima de Acido en Electrolito Rico. Este parmetro es de la mayor importancia y se asocia al ndice de transferencia, dado que el valor adoptado debe ser adecuado para obtener un alto grado de descarga del cobre desde el orgnico para mejorar la transferencia. En principio, pareciera simple y adecuado aumentar la concentracin de cido libre en el electrolito rico, pero ello presenta al menos dos lmites prcticos: *Por efecto del in comn, el cido disminuye la concentracin de saturacin del cobre en el electrolito, lo que obliga a aumentar el caudal intercambiado con la


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nave electroltica y eleva costos de bombeo y adems potencia los arrastres de orgnico. .* Aumenta consecuentemente la acidez del electrolito descargado desde las celdas, con lo que aumenta la corrosin y la vida- de los nodos de plomo. En la prctica: . se procura la mxima concentracin de cobre en el electrolito rico, pero cuidando de no exponerlo a la cristalizacin por sobresaturacin en perodos de bajas temperaturas, lo cual resulta en concentraciones del orden de 48 a 52 grCu/l en el electrolito rico. . se procura concentraciones totales de cido, tanto libre como asociado al cobre, en el orden de 220 grAc/l para configuraciones de dos etapas de re-extraccin, y de hasta 235 grAc/l para configuraciones de una sola etapa. Lo que resulta en concentraciones de cido en el electrolito rico entre 145 y 161 grAc/l segn el caso. Concentracin Mxima Adoptada de Cobre en Electrolito Rico a EW. En el punto anterior ya se ha definido la base de esta determinacin, para justificar valores usualmente entre 48 y 52 grCu/l. Slo cabe reforzar el concepto que la mayor concentracin de cobre colabora a disminuir el caudal de electrolito intercambiado entre las plantas SX y la nave electroltica y adems facilita el establecimiento de un escenario elevado de concentraciones en el electrolito circulante de esa instalacin. Concentracin de Cobre en Electrolito Gastado a Re-extraccin. Aunque este es un parmetro ms bien asociado a las condiciones de operacin de la depositacin electroltica por sus implicancias en la calidad de los ctodos (que se vern ms adelante), tiene tambin importancia sobre el caudal de electrolito intercambiado entre las plantas SX y la nave electroltica. Selectividad Qumica Cu/Fe. Aunque su valor se sita oficialmente en cifras muy superiores a 2.000/1 para los extractantes modernos respecto del in frrico a los pH habituales de las soluciones ricas, cabe recordar que: *Est asociado a las abundancias relativas de ambos iones en un rango equivalente. *El valor es consecuentemente alterado si existe exceso de reactivo respecto del cobre, dado que los puntos de captura se llenan con mayor facilidad con Fe+3 ante la falta de cobre. El concepto es muy importante para definir las estrategias de purificacin del electrolito, para cuyo diseo es esencial reconocer si el mecanismo de traspaso de impurezas est asociado slo a arrastres que se resuelven por decantacin de acuosoDecisiones en el Desarrollo de un Proyecto Hidrometalrgico Sociedad Terral S.A.50

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en estanque de orgnico y por lavado de orgnico- o a factores de selectividad qumica, que slo se resuelven por cambio en las caracterstica de la solucin rica a las etapas de extraccin por la configuracin de E-1y por descarte de electrolito. Arrastres de Acuoso en Orgnico. En forma anloga a los arrastres de orgnico en acuoso, el concepto de inters se refiere a las etapas de continuidad acuosa para reflejar los arrastres de acuoso desde E1 en el orgnico cargado y cuyo ingreso al electrolito debe evitarse. Si bien se resea un valor (o rango) en los parmetros, este slo representa la expectativa del Propietario respecto del valor mximo ya que los arrastres son consecuencia de mltiples factores que an no se comprenden en su totalidad. Eficiencia de Separacin de Arrastres en Estanque de Orgnico y Auxiliares. Por la misma analoga anterior, nuevamente es ms bien un valor objetivo esperado que un parmetro, que sirve para acotar las medidas de solucin de la estrategia de purificacin del electrolito. Representa el valor asignado como meta al proveedor del equipo o al diseador de la instalacin o al valor aceptado por ellos, pero el % de retencin depende de factores difcilmente controlables, a menos que previamente se hayan efectuado pruebas en equipos piloto y en las condiciones de operacin bien simuladas en pruebas de operacin. En todo caso el % de arrastres no retenido es el que realmente puede aportar impurezas al electrolito y, por lo tanto, es el que define las estrategias necesarias para solucionar sus efectos. Concentracin Mxima Tolerable de Fierro en Electrolito. La importancia real de este parmetro radica en el deteriorante efecto del fierro sobre la eficiencia de corriente en la electro depositacin, factor que usualmente limita su valor mximo al orden de los 2,5 grFe/l, considerados compatibles con eficiencias de corriente del orden del 90 %. En rigor, tambin debiera definirse un valor mnimo en el orden de 0,5 grFe/l, para controlar los efectos del manganeso si est presente- y por sus propios y favorables efectos despolarizantes. Desde el punto de vista de los clculos de la planta SX, el valor adoptado define la referencia a asumir por los sistemas de purificacin, considerando los mecanismos de traspaso fsicos y qumicos independientemente. Concentracin de Cloruros Tolerable en Electrolito. Parmetro establecido en funcin de los fuertes efectos corrosivos de su presencia, que en la prctica limitan su concentracin en valores del orden de 40 ppm asociados al uso de ctodos iniciales y de 25 ppm asociados al uso de ctodos permanentes


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Al igual que en el caso del fierro, el valor adoptado define la referencia a asumir por los sistemas de purificacin en los clculos de la planta SX, pero considerando slo los mecanismos de traspaso fsicos. Eliminacin Electroqumica de Cloro a Atmsfera en Celdas EW. En rigor este no es propiamente un parmetro, sino una consecuencia resultante de su liberacin desde los nodos de las celdas en base a que su sobretensin de polarizacin es menor que la del oxgeno, aunque su emisin queda controlada por la baja concentracin tolerada en el electrolito. En la prctica, se han observado valores de eliminacin del orden de 16 grCl por tonelada de depsito, asociadas a concentraciones de 30 ppm de cloruros en el elctrolito circulante. La razn de mencionar el factor de eliminacin es simplemente para recordar esta forma de auto-limpieza al momento de disear las estrategias de purifi

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