lixiviaciÓn mrgm
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8/16/2019 LIXIVIACIÓN MRGM
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CINETICA DE PROCESOS DE LIXIVIACION
D.Sc. Manuel Guerreros Meza
Profesor
D.Sc. Manuel Guerreros Meza 1
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DELPERU
FACULTAD DE INGENIERÍA METALURGICA Y
DE MATERIALES
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Cinética de lixiviación
D.Sc. Manuel Guerreros Meza 2
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Donde:
JB: flujo másico o cantidad de reactivo B que difunde por unidad de tiempo en
dirección perpendicular a un plano de referencia de área unitaria paralela a la
superficie del sólido.
CB: concentración de B.
X: coordenada de posición (medida perpendicularmente al plano de
referencia).
D: coeficiente de difusión, en la mayoría de los casos se puede considerar
como constante.
Las etapas controlantes pueden ser varias y no necesariamente únicas en elproceso de lixiviación, va a depender directamente de las condiciones físicas yquímicas del sistema, sin embargo los procesos de difusión se rigen por la
primera Ley de Fick
D.Sc. Manuel Guerreros Meza 3
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Control por difusión a través de un sólido porosoConsideramos de nuevo que el producto formado ocupa el mismo
volumen que la fracción de sólido que ha reaccionado. En procesos de
lixiviación, esto normalmente significaría que la porosidad en el producto
compensaría por la masa neta removida durante la lixiviación. Esto es aplicable
en mucho casos a la lixiviación de menas oxidadas y sulfuradas como también
a la reacción de algunas partículas minerales puras. El resultado neto es un
núcleo recesivo de sólido no reaccionado con una capa de material porosoalrededor como se ilustra en la figura. El radio original de la partícula es r0 y el
radio del núcleo sin reaccionar es r.
D.Sc. Manuel Guerreros Meza 4
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Tipos de pruebas realizadas
Lixiviación A:
o Concentración H2SO4: 12 (g/l).
o Concentración de Cu2+: 1.5 (g/l), agregado como CuSO4.
Lixiviación B:
o Concentración H2SO4: 12 (g/l).
o Concentración de Cu2+: 1.5 (g/l), agregado como CuSO4.
o Concentración de Fe3+: 3 (g/l), agregado como Fe2(SO4)3.
Lixiviación C:
o Concentración H2SO4: 12 (g/l).
o Concentración de Cu2+: 1.5 (g/l), agregado como CuSO4.
o Concentración de Fe3+: 5 (g/l), agregado como Fe2(SO4)3.
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Granulometría: 100% bajo 3/4” y P80 bajo 1/2”
Tasa de curado: 8 Kg./T.M.S. H2SO4
Tasa de riego: 4 litros/(hr*m
2
)
Cantidad de mineral a lixiviar por prueba: 10 kilos
Tiempo de lixiviación entre 10 a 15 días
Tiempo de curado: 16 horas
D.Sc. Manuel Guerreros Meza 6
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COMPOSICIÓN MODAL CUANTITATIVA
ESPECIES % EN PESO % PESO TOTAL
GANGA 87.175 87.175
CALCOPIRITA 0.663 0.663
CALCOSINA 2.010 2.010
DIGENITA (¿?) 0.707 0.707
COVELINA 0.091 0.091
TETRAHEDRITA 0.060 0.060
PIRITA 5.711 5.711
ESFALERITA 1.578 1.578
HEMATITA 0.207 0.207
RUTILO 0.330 0.330
MOLIBDENITA 1.467 1.467
TOTAL 100.000 100.000
D.Sc. Manuel Guerreros Meza 7
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COMPOSICIÓN DE LAS ESPECIES
ESPECIES % Fe % S % Cu % Zn % As % Sb % Ti%Mo
GANGA
CALCOPIRITA 0.20 0.23 0.23
CALCOSINA 0.41 1.60
DIGENITA (¿?) 0.15 0.55
COVELINA 0.03 0.06
TETRAHEDRITA 0.01 0.02 0.01 0.01
PIRITA 2.66 3.05
ESFALERITA 0.52 1.06
HEMATITA 0.15RUTILO 0.20
MOLIBDENITA 0.59 0.88
TOTAL 3.01 5.00 2.46 1.06 0.01 0.01 0.20 0.88
D.Sc. Manuel Guerreros Meza 8
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CALCULO % EN PESO EN BASE A 100% MINERALES DE COBRE
ESPECIES %PESO % Fe % S % Cu % Zn % As % Sb
CALCOPIRITA 18.77 5.71 6.57 6.49
CALCOSINA 56.93 11.50 45.43
DIGENITA (¿?) 20.02 4.38 15.64
COVELINA 2.57 0.86 1.71
TETRAHEDRITA 1.71 0.10 0.41 0.51 0.08 0.17 0.26
TOTAL 100.00 5.81 23.73 69.78 0.08 0.17 0.26
D.Sc. Manuel Guerreros Meza 9
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GRADO DE LIBERACIÓN DE LOS MINERALES DE MENA
ESPECIESLIBRESMIXTOS
PORCENTAJE CORRESPONDIENTE A LOS MIXTOS
%PESO
% PESO % Fe % S % Cu % Zn % As % Sb % Ti % Mo
GANGA 87.175
CALCOPIRITA 0.663
CALCOSINA 0.442 1.568 0.317 1.252
DIGENITA (¿?) 0.221 0.486 0.106 0.380COVELINA 0.091 0.030 0.060TETRAHEDRITA
0.060 0.004 0.014 0.018 0.003 0.006 0.009
PIRITA 3.952 1.759 0.820 0.939
ESFALERITA 1.578
HEMATITA 0.207RUTILO 0.330
MOLIBDENITA 1.467
TOTAL 96.036 3.964 0.823 1.407 1.709 0.003 0.006 0.009
D.Sc. Manuel Guerreros Meza 10
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D.Sc. Manuel Guerreros Meza 11
Numero123456
Estanque de recepción (PLS)Bomba peristáltica
Gotero
Equipo
ColumnaEstanque alimentación
Estanque de recirculación
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D.Sc. Manuel Guerreros Meza 13
Dia Prueba 1A Prueba 2A Prueba 1B Prueba 2B Prueba 1C Prueba 2C1 14.22 11.97 16.17 14.03 15.70 20.58
2 17.05 14.92 17.13 18.10 17.59 18.543 18.70 17.83 21.09 19.31 18.51 19.364 20.24 17.34 20.99 21.90 19.96 23.235 22.17 21.55 22.29 22.25 26.66 22.736 22.99 22.45 25.58 25.52 26.17 20.08
7 24.28 22.84 25.03 25.87 24.17 23.828 23.36 25.03 26.40 28.39 24.25 24.519 25.65 26.19 29.92 32.52 25.73 28.2210 27.53 28.64 30.53 35.0311 26.87 29.78 36.67 33.2912 29.28 32.55 32.19 33.6213 29.95 30.70
14 31.88 32.1515 33.18 32.56
Total 33.18 32.56 32.19 33.62 25.73 28.22
Gramos de Cu
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D.Sc. Manuel Guerreros Meza 14
Dia Prueba 1A Prueba 2A Prueba 1B Prueba 2B Prueba 1C Prueba 2C
1 8.36 7.04 9.51 8.25 9.23 12.11
2 10.03 8.77 10.08 10.65 10.35 10.903 11.00 10.49 12.41 11.36 10.89 11.39
4 11.91 10.20 12.35 12.88 11.74 13.665 13.04 12.68 13.11 13.09 15.68 13.376 13.52 13.20 15.04 15.01 15.39 11.817 14.28 13.43 14.72 15.21 14.22 14.018 13.74 14.72 15.53 16.70 14.26 14.429 15.09 15.41 17.60 19.13 15.14 16.6010 16.19 16.85 17.96 20.60
11 15.81 17.52 21.57 19.5812 17.22 19.15 18.94 19.7813 17.62 18.0614 18.75 18.9115 19.52 19.15
Recuperacion (%)
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Curvas cinéticas de recuperación de cobre en las
pruebas 1A (sin Fe3+) y 1B (con 3 gpl Fe3+)
D.Sc. Manuel Guerreros Meza 15
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Curvas cinéticas de recuperación de cobre en las
pruebas 1A (sin Fe3+) y 1C (con 5gpl Fe3+)
D.Sc. Manuel Guerreros Meza 16
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Curvas cinéticas de recuperación de cobre en las
pruebas 2A (sin Fe3+) y 2B (con 3gpl Fe3+)
D.Sc. Manuel Guerreros Meza 17
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Curvas cinéticas de recuperación de cobre en las
pruebas 2ª (sin Fe3+) y 2C (con 5 gpl Fe3+)
D.Sc. Manuel Guerreros Meza 18
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Rendimiento de solución de lixiviación para pruebas 1A
(sin Fe3+) y 1B (con 3 gpl Fe3+), sistema abierto.
D.Sc. Manuel Guerreros Meza 19
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Rendimiento de solución de lixiviación para las pruebas
2A (sin Fe3+) y 2B (con 3 gpl Fe3+), sistema abierto.
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Fotografía de ripios con los efectos del ataque producto
de la lixiviación
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En la tabla se observa que no todo el cobre soluble es
extraído en la lixiviación.
Muestra CabezaRipio
1A
Ripio
1B
Ripio
1C
Ripio
2A
Ripio
2B
Ripio
2C
Cu soluble
(%)
0.19 0.11 0.09 0.06 0.10 0.12 0.06
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D.Sc. Manuel Guerreros Meza 24
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D.Sc. Manuel Guerreros Meza 25
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D.Sc. Manuel Guerreros Meza 27
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D.Sc. Manuel Guerreros Meza 28
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Con la adición de 3 gpl de ion férrico (Fe3+)se obtuvieron mejores resultados que con la
adición de 5 gpl de ion ferrico (Fe3+),incluso los resultados que se obtuvieron para 5 gpl son casi idénticos a los resultados
de la lixiviación patrón, por lo tantocontrario a lo que podría pensar, en estas pruebas, con la mayor adición de ion férrico(5 gpl) no se obtuvieron mejores resultados.
D.Sc. Manuel Guerreros Meza 29
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APLICACIÓN INDUSTRIAL
D.Sc. Manuel Guerreros Meza 30
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LIXIVIACION POR AGITACIÓN DE RELAVES DE
FLOTACION
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Proyecto Lixiviación de Relaves
Objetivos Generales
Eliminar el pasivo ambiental querepresentan estos relaves.
Dar valor agregado a estos relaves,
recuperando el cobre existente en ellos. Incrementar los recursos pertenecientes a
la compañía.
Abastecer PLS a la operación actual.
Poner en operación planta que cumpla conregulaciones ambientales y exigencias decomunidades.
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Proyecto Lixiviación de Relaves
Etapas del estudio del proyecto:
Etapa 1: Comprobación de reservas ycaracterización físico-química, mineralógica ymetalúrgica del relave.
Etapa 2: Construcción, implementación yoperación de una planta piloto para el tratamientode relaves.
Etapa 3: Diseño de planta de tratamiento derelaves, 800 – 1000 ton/día.
Etapa 4: Preparación y evaluación del Proyecto deLixiviación de Relaves.
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Comprobación de reservas
Proyecto Lixiviación de Relaves
•Geología acusa reservas utilizando perforaciones con aire reverso.Existen problemas de Segregación.
•Perforaciones con tubos de diferente diámetro (Empresa IMAscesores), comprueban reservas, además se encuentra tendencias
de oxidación y segregación por diámetro de partícula (dp).
% CuT vs Profundidad - Relavera A
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
1 2 3 4 5 6 7 8
Profundidad, m
%
% CuT
0
10
20
30
40
50
60
70
80
1 2 3 4 5 6 7 8
% R
a t i o d e
s o l u b i l i d a d
Profundidad, m
% Ratio Sol. Ac. vs Profundidad-Relavera A
% Ratio Solubilidad
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Tendencias de oxidación y dp.
Proyecto Lixiviación de Relaves
Talud Zona de
relave
Grueso
Espejo de agua
lamas o relave
fino
ZONA 1
ZONA 2
•Corte longitudinal de una presa de relaves.
ZONA OXIDADA
ZONA ALTERADA
ZONA REDUCTORA
•Segregación de partículas enlas relaveras
•Corte transversal de presa de relaves.
Zona
Oxidada
Estrato 1
Estrato 3
Estrato n
Zona Alterada
ZonaReductora
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Proyecto Lixiviación de Relaves
Caracterización física del relave
Curvas Granulometricas de Relaves
0
20
40
60
80
100
0 200 400 600 800
Abertura, micras
% A c u m u l a d o p a s a n t e
6 metros
7 metros
8 metros
El relave, en promedio tiene una granulometría de 80%-325 mm.
Caracterización física.
•Tamaño de partículaextremadamente fino.
•Por los niveles deoxidación del relave ypor la granulometría, elproceso que mas seadecua es lixiviación poragitación.
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Proyecto Lixiviación de Relaves
Caracterización física del relave
pH natural relaves vs profundidad
0.00
1.00
2.00
3.004.00
5.00
6.00
1 m 2 m 3 m 4 m 5 m 6 m 7 m 8 m
Profundidad
p H
•Se espera un mayor consumo de ácido para lalixiviación de relaves de mayor profundidad, parael cambio de pH de operación a 1 – 1.5
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Proyecto Lixiviación de Relaves
Pruebas de laboratorio
Cineticas de extraccion de Cu
0
10
20
30
40
5060
70
80
90
100
0 50 100 150 200 250 300 350
tiempo, min.
%
1 m
2 m
3 m
4 m
5 m
6 m
7 m
8 m
•El relave de mayor profundidad presento mayorrefractariedad a la lixiviación ácida.
% Sólidos 30
Conc. Ac (gpl) 17
Agitación (RPM) 620
P y T Ambiente
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Proyecto Lixiviación de Relaves
Pruebas de laboratorio
Consumo de ácido sulfúrico
0
10
20
30
40
50
60
1 m 2 m 3 m 4 m 5 m 6 m 7 m 8 m
Muestra de relave
A c i d o ,
K g
/ T o n
•De observo la presencia de mayores pHs, por lotanto mayor consumo de ácido
% Sólidos 30
Conc. Ac (gpl) 25
Agitación (RPM) 620
P y T Ambiente
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Proyecto Lixiviación de Relaves
Pruebas de laboratorio
% Recuperación Cu vs Agitacion
76
78
80
82
8486
88
90
92
500 540 620 700
rpm
% R
e c u p e r a c i ó n
•El incremento de la agitación favoreció laeficiencia de la lixiviación hasta las 620 rpm.
% Sólidos 30
Conc. Ac (gpl) 25
P y T Ambiente
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Diseño de planta piloto.
Proyecto Lixiviación de Relaves
Utilización del escalamiento (scale up).
Mecanismo de la cinética de reacción de lapartícula (Descripción fenomenológica).
Etapa controlante de la cinética y la velocidadespecifica de la reacción de la partícula.
Distribución en tamaño de partícula.
Distribución en tiempos de residencia de laspartículas en el reactor.
Planta piloto para diseño de planta industrial, costosde inversión y operación , obtención de datosoperativos diseño del proceso.
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Proyecto Lixiviación de Relaves
Planta Piloto de Lixiviación por Agitación
Las bases para el diseño de planta piloto; scale up, balance demateria, simulación del proceso, ergonomia, etc.
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Proyecto Lixiviación de Relaves
Planta Piloto de Lixiviación por Agitación
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Proyecto Lixiviación de Relaves
Planta Piloto de Lixiviación por Agitación
Tanques de Agitación
CCD
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Proyecto Lixiviación de Relaves
Flowsheet Planta Piloto
Pulpa
PLSPLS
Cal
Ripio
FloculantePulpa
Pulpa
AcidoMineral
TK-R1TK-A1
TK-A2TK-A3
Esp-1 Esp-2
Raff
LEYENDA
Tv Tolva de Recepci
TK-R1 Tanque Repulp
TK-A1 Tanque de Agit
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Proyecto Lixiviación de Relaves
Plan de pruebas experimentales
Ejecución de pruebas evaluando una a una cada variable,manteniendo valores constantes para las demás.
Determinación de valores óptimos de parámetros deoperación y variables del proceso: flujo de pulpa, flujo de
sólidos, flujo de agua de lavado, pH de operación, RPM delrastrillo del espesador, turbidez PLS.
PruebaVariables
ValorEstándar
Rango de Variación
1 Flujo (m3/h) 2.35 2 - 2.5
2 Sólidos (%) 30 20 –
35
3 Velocidad de agitación (RPM) 112 75 - 150
4 Concentración de Acido (gpl) 12 10 - 15
5 Dosificación de floculante (kg/Tn) 70 50 - 150
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Proyecto Lixiviación de Relaves
Otras consideraciones del proceso
Implementación de Static Mixer, alternativa para lasustitución de los tanques de agitación.
Lixiviación Bacteriana. Con la finalidad de extraer el
cobre situado en las zonas mas profundas de larelavera debido a que se obtuvieron recuperacionesbajas en pruebas de Laboratorio.
Evaluación de la instalación de un concentrador K-Nelson en el circuito para la recuperación de oro en elrelave.
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Diagrama de Flujo Planta Industrial
Proyecto Lixiviación de Relaves
REPULPEO DELRELAVE
LIXIVIACIÓNPOR AGITACIÓN
DISPOSICIÓN DELRELAVENEUTRALIZACIÓN
RELAVEBOMBA DRAGA
REFINO(RAF)
ÁCIDO
CAL
PROCESO ACTUAL DE SX-CR
FILTRO DE BANDASEPARACIÓN S/L
Y LAVADO REFINO (RAF)
Flujos Tn-M3 /d Tn-M3 /h
Mineral Tn 840 35
Pulpa M3 1814.4 75.6
Densidad gr/L 1300-1500 1300-1500
Acidez pH 0.5-1 0.5-1
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CONCLUSIONES
En este momento es negocio procesar relaves deMPC.
Con el muestreo con tubos de distinto diámetro seconfirmó las reservas y además sirvió para
encontrar tendencias en oxidación y granulometria. Sólo las partes superficiales de las relaveras se
encuentran oxidadas 4m) los relaves presentanmenores recuperaciones y consumen mas cal.
El pilotaje correcto disminuirá la incertidumbre enla inversión y posterior operación.
Proyecto Lixiviación de Relaves
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MUCHAS GRACIAS
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