martes, 26 de junio de 2012

Lixiviación TL (Thin Layer)


La Lixiviación es un proceso de carácter hidrometalúrgico, consiste en la obtención de cobre que se encuentra en minerales preferentemente oxidados, separados a través de la aplicación de una solución de ácido sulfúrico y agua

Dentro de la minería podemos encontrar 4 principales tipos:
- In-situ: Aplicación de soluciones directamente al cuerpo mineralizado, este tipo de lixiviación capta gran interés por sus bajos costos de inversión y de operación. (Baja recuperación, cercana al 50%).
- En botaderos (Dump leaching): Consiste en lixiviar lastres, desmontes y sobrecarga (principalmente en rajo abierto con leyes inferiores al 0,5%), es de bajo costo y operación, con baja recuperación (40%-60%) y el tiempo que demora es excesivo. Se alimenta principalmente por aspersión.
- En bateas (o percolación): El mineral entra en contacto con una solución acuosa que percola e inunda completamente el mineral, es utilizado cuando el mineral presenta alto contenido metálico lixiviándose en un periodo de 3 a 14 días, se debe disponer de una cantidad y tamaño de mineral que permita su percolación y a su vez amortigüe la gran inversión inicial de este método.
- En Pilas (Heap Leaching): El mineral procedente de la explotación, luego del proceso de chancado y/o aglomeración (granulometría que permita un buen coeficiente de permeabilidad) se dispone en pilas de base trapezoidal y altura calculada, para luego proceder al riego de solución lixiviante. Tras la percolación el PLS es recolectado para ser llevado a la planta de recuperación (Sx-Ew). Cuando la cancha es recuperada para ser reutilizada, se habla de pilas dinámicas, en caso de no ser recuperada y esta sirva de base para la nueva pila de habla de pilas estáticas o permanentes.

¿En qué consiste la lixiviación Thin Layer?

La lixiviación Thin Layer es un concepto que revoluciono la industria de la lixiviación del Cobre, la cual tiene como principal ventaja impedir la acumulación de solución en la pila ya que al contrario de la lixiviación en bateas, el mineral (previamente chancado) no se inunda sino que se prepara con anterioridad a través de un curado ácido (con H2SO4 concentrado y agua) para luego ser sometido a la lixiviación. Se deja reposar el mineral para curarlo y finalmente es lixiviado en canchas de baja altura (Thin Layer = capas delgadas).
Inicialmente este método fue un fracaso dentro de la industria pues las pilas debían ser de muy baja altura para evitar la impermeabilización del lecho producto de los finos provenientes del chancado no permitiendo un buen balance en el flujo del ácido. Pero a principio de los años 80 la Sociedad Minera Pudahuel (SMP) perfecciono las técnicas de aglomeración en el mismo proceso de curado ácido, permitiendo así el éxito del proceso, puesto que las partículas pequeñas se adhieren a las partículas gruesas logrando que la pila no se impermeabilice y permita una mayor altura de la pila.

Ventajas Thin Layer 

- Es un método que permite el costo operacional más bajo conocido en Chile para la recuperación del Cobre.
- Puede ser aplicable a cualquier metal lixiviable, mineral oxidado o bien mixtos.
- Reducción en el consumo de ácido, limitando su dosis distribuyéndose uniformemente por toda la superficie del mineral y formando una capa de solución en la interface inter-partícula lo más delgada posible. Además de requerir una menor cantidad de agua

Etapas del proceso

1.- Chancado: El proceso de chancado se realiza en 3 etapas (primario, secundario y terciario) con los chancadores terciarios en circuito cerrado permitiendo así que el mineral alcance una granulometría adecuada para que la mayoría de las partículas de la especie valiosa estén expuestas a la solución lixiviante (por ejemplo: el 100% con una granulometría menor a ¼”). También se debe considerar una baja cantidad de finos y una granulometría lo más homogénea posible.
2.- Aglomeración: Consiste en la adhesión de partículas finas a la gruesas, o bien la adhesión de finos con finos. A nivel industrial esta aglomeración se realiza con el mismo lixiviante ácido en un tambor rotatorio. Primero se Humecta con agua o refino y luego se agrega el ácido sulfúrico concentrado (30-40 kg/ton o 3-4 % aproximadamente), este ácido ataca el mineral y produce los compuestos cementantes entre las partículas. Después de la aglomeración en el tambor rotatorio, se deja reposar el mineral en la pila aproximadamente 24 hrs para llevar a cabo las reacciones químicas.
Objetivos aglomeración:
- Uniformas tamaños de partículas, adhiriendo partículas finas a gruesas.
- Homogenizar la porosidad del lecho.
- Optimizar la permeabilidad del lecho.
3.- Curado ácido: Consiste en el ataque del ácido Sulfúrico (preferentemente concentrado) sobre el mineral previamente chanchado, humedecido y finalmente reposado para “curarlo”. Con el fin de solubilizarlo para la posterior etapa de lixiviación TL.
4.- Lixiviación TL: Posterior a la etapa de curado se comienza a lixiviar con una delgada capa de solución lixiviante mediante regadores. 

La lixiviación Thin Layer redujo considerablemente el consumo de ácido (alrededor de un 30% en comparación con la lixiviación por bateas o percolación) y los requerimientos de Agua con respecto a otros métodos convencionales, debido principalmente a que:
- Las perdidas normales se reducen a la humedad residual de ripios y a la evaporación.
- Al regarse por aspersión, en vez de inundarlos (percolación o bateas) o formar una pulpa (agitación) se requiere una menor cantidad de agua.
- No existe el problema de lavado en contracorriente en espesadores, ni se requieren disposición de pulpas de relave.
En la combinación TL, Sx-Ew, los requerimientos de agua son del orden del 15-20 % del mineral tratado. (13-14 % humedad residual, y un 5- 10 % por evaporación u otros).

Thin Layer en Chile

Durante la década de los 90, el proceso se generalizo llegando al punto hoy en día de haber aumentado cerca de 150 veces la producción anual de cobre electrolítico de Chile. Lo notable es que todo el aumento de producción anual de cobre de Chile, en el período 1980-2010, fue de 4,3 millones de toneladas —desde 1,1 millón en 1981, a poco más de 5,4 millones en 2010— es decir, 50 % del incremento del total de la producción de cobre de Chile de estos últimos 30 años se deben a este proceso, evitando que se produjeran en forma de concentrados, los que a su vez, habrían requerido nuevas fundiciones, más contaminantes o un menor valor de venta al ser un producto intermedio de gran dependencia internacional.

Bibliografía. 

- Guía hidrometalurgia UDA (Universidad de Atacama).
- Apuntes profesor Pedro Muñoz.
- Apuntes profesor Luis Vilches.
- Historia del Proceso Actual de Lixiviación en Pilas y la Producción de Cátodos en Chile, Esteban Domic, Profesor Ingeniería en Minas Universidad de Chile.
- Laboratorio Lixiviación TL Universidad de Santiago de Chile.

Gonzalo Pinto Valdés
Estudiante de Ingeniería Civil en Minas
Universidad de Santiago de Chile

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