3. Lixiviación.pdf

Máster Universitario en Minería - 2016/17
Pedro L. Arias Ergueta - Ion Agirre Arisketa
HIDROMETALURGIA
TEMA 3: Lixiviación

Índice
3. Lixiviación
3.1. Procesos de lixiviación de minerales y concentrados
3.2. Selección del proceso en función de la naturaleza
3.3. Equipos utilizados
3.4. Ingeniería de proceso
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Índice
3. Lixiviación
3

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Sólido inerte
(I)
+
Soluto (S)
Disolvente (D)
insoluble
soluble
Residuo del sólido
inerte o Refinado
(R)
Líquido
+ Extracto (E)
soluto
A tratar

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Lixiviación
Etapa
 La lixiviación es un proceso donde uno o más componentes son eliminados de un
sólido al transferirlos hacia una fase líquida, empleando para ello un disolvente
adecuado que sea capaz de disolver el componente/s a eliminar.
 Pasos para llevar a cabo la lixiviación:
1. Conseguir buen contacto entre disolvente y sólido
para disolver el componente soluble (soluto)
2. Separación física entre el residuo del sólido inerte
y la disolución (extracto)
 Lixiviación = Extracción Sólido – líquido

 En nuestra vida diaria:
 Preparación de café o té
 Se trata de un proceso central en muchos procesos de la industria alimenticia:
 Obtención del azúcar de la remolacha
 Extracción de aceites vegetales a partir de semillas
 Ingeniería Ambiental
 Tratamiento de terrenos contaminados
 Eliminación de contaminantes de los residuos sólidos generados por empresas
 La lixiviación en vertederos se produce de forma natural  hacer test a residuos
contaminantes para saber qué sustancia/s producen el lixiviado
 Se trata de un proceso central en muchos procesos metalúrgicos
 Obtención de cobre por lixiviación con ácido sulfúrico o disoluciones amoniacales
 Separación del oro con disoluciones de cianuro de sodio
 Obtención de Al, Co, Mn, Ni, y Zn mediante lixiviación
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 Hay que lograr un balance económico entre los recursos aportados:
 Inversión inicial
 Gastos de operación (energía, reactivos, ácidos, agua, mano de obra, etc.)
 Beneficios
 Procesos unitarios previos a la operación de lixiviación:
 Explotación minera y transporte de mineral.
 Chancado primario, secundario y terciario.
 Molienda húmeda y clasificación.
 Concentración: concentración gravitacional, la flotación, o una combinación de ambas.
 Tratamiento químico previo, como en los concentrados refractarios, los cuales requieren
de una tostación oxidante, reductora o clorurante.
Métodos de lixiviación
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 ¿Cómo acelerar la cinética de lixiviación?
 Usando diferentes reactivos y lo variando su concentración.
 Incorporando agitación.
 Reducción de tamaño
 Introduciendo el efecto de temperatura y presión.
 El factor tiempo, es un elemento decisivo en la selección de un método de
lixiviación u otro, por su influencia sobre los costos, el tamaño de los equipos y/o
espacios involucrados.
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3.1.1. Lixiviación in situ - Gravitacional
3.1.2. Lixiviación en botaderos (dump leaching)
3.1.3. Lixiviación en pilas
3.1.4. Lixiviación por percolación
3.1.5. Lixiviación por agitación
a) Agitación neumática
b) Agitación mecánica
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3.1.1. Lixiviación in situ
 Consiste en la aplicación de soluciones directamente sobre el mineral que está
ubicado en el yacimiento, sin someterlo a labores de extracción minera
 Bajos costos de inversión y operación  evitan los costos de extracción minera
 Posibilitan recuperar valores metálicos que de otra manera no podrían ser
extraídos.
 Dependiendo de la zona a lixiviar, que puede ser subterránea o superficial, se
distinguen tres tipos de lixiviación in situ:
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 TIPO I: cuerpos mineralizados fracturados situados cerca de
la superficie, sobre el nivel de las aguas subterráneas
 TIPO II: yacimientos situados a cierta profundidad bajo el
nivel de aguas subterránea, pero a menos de 300 - 500 m de
profundidad.
 Tipo III : Se aplica a depósitos profundos, situados a más de
500 m bajo el nivel de aguas subterráneas
gravitacional
forzada

 Tipo I: (gravitacionales)
 Se aplica en las zonas ya explotadas de minas viejas o en zonas que han sido fracturadas
hidráulicamente o con explosivos.
 las soluciones se mueven por gravedad, lo que requiere de condiciones de alta
permeabilidad o de una fragmentación previa
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 Tipo II y III: (forzadas)
 Se aplicar a yacimientos, ubicados debajo del nivel freático, en cuyo caso se hace uso de
la permeabilidad interna de la roca y de las temperaturas y altas presiones que se
generan a varios cientos de metros de profundidad.
 Las soluciones lixiviantes inyectan a través de pozos inyectores del tipo usado en la
explotación del petróleo y se succiona desde otra batería de pozos cosechadores
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 Los factores importantes en la lixiviación, pueden ser señalados como:
a) Configuración del material para una buena distribución de las soluciones.
b) Eficiente distribución de oxígeno, para sostener las reacciones de oxidación en el caso
de los sulfuros.
c) Favorecer la catálisis bacterial de dichas reacciones de oxidación.
d) Conocimiento de la química involucrada para evaluar la formación de precipitados.
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a) Agitación numética
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3.1.2. Lixiviación en botaderos
 Consiste en lixiviar desmontes o sobrecarga de minas de tajo abierto, los que
debido a sus bajas leyes (menores de 0.4%) no pueden tratarse por métodos
convencionales
 Este material es depositado sobre superficies poco permeables (en cañones o
quebradas cercanas a la mina) y las soluciones percolan a través del lecho por
gravedad
 Este tipo de procesos no requiere inversión en Mina ni tiene costos asociados a
transporte, lo que los hace ser proyectos atractivos del punto de vista económico.
 Se obtienen recuperaciones bajas y la cinética es lenta (años)
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Lixiviacion en botadero Minera el Abra

3.1.2. Lixiviación en botaderos
 Las soluciones, se riegan sobre la superficie usando sistemas de distribución con
goteros o aspersores, dependiendo de las condiciones de evaporación del lugar y
la abundancia de agua de la que se dispone.
 La recolección es por gravedad en piscina.
 Estas operaciones se caracterizan por:
 Tener ciclos muy largos,
 Proporcionar bajas recuperaciones (entre 40 y 60%) y
 Contar con los costos de operación más bajos del mercado.
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a) Agitación numética
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 Se aplica para recuperar el metal residual de:
 escombreras o depósitos de minerales marginales originados en la preparación inicial de
explotaciones convencionales
 Lotes preparados al efecto de minerales con especies fácilmente solubles y de baja ley
de minas a cielo abierto
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 Para determinar la factibilidad de la aplicación de la lixiviación en pilas a un
mineral particular se deben realizar pruebas a escala de laboratorio y piloto.
Usualmente se recomiendan tres tests:
a) Pruebas de agitación con muestras de aproximadamente 500 grs. de mineral finamente
molido, las que indican la máxima recuperación posible y el consumo aproximado de
reactivos. (Pruebas de botella).
b) Pruebas en columna de laboratorio, con muestras de 10 a 20 kg de mineral, que
permiten determinar efectos de granulometría y una mejor aproximación a los valores
reales de recuperación y consumo de reactivos,
c) Finalmente una prueba a nivel piloto con algunas toneladas de mineral, permite
controlar los parámetros metalúrgicos y establecer además la compactación y
porosidad de la pila.
 La planta puede ser bastante simple con baja inversión de capital, puede incluir
chancado, aglomeración, uso cíclico de canchas, etc.
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 Procedimiento:
 Triturar el mineral y clasificar
 Aglomeración
 Depositar en montones o pilas de forma piramidal de baja altura sobre explanadas
impermeabilizadas.
 Riego de la pila
 Operación de las pilas
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 Objetivos:
 Ser lo suficiente fino para que la mayoría de la especie metálica valiosa este expuesta a
la acción de la solución lixiviante. Ej: 100% bajo ¾’’
 No producir partículas finas para no alterar la permeabilidad de la pila. Ej: < 10%
 Mineral lo más homogéneo posible
Trituración del mineral - Chancado
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 Escala de tamaños de partículas, en pulgadas, mallas Tyler y mm:
Trituración del mineral - Chancado
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 Consiste en la adhesión de partículas finas a
las gruesas, que actúan como núcleos o la
aglomeración de los finos con los finos.
 En aquellos casos en que el mineral es muy
fino o contiene muchas lamas  caminos
preferenciales (dejando zonas muertas, no
irrigadas)
 Aglomerantes:
 Por humedad: humedecer el mineral con líquido, hasta alcanzar un contenido de agua
que origine una tensión superficial suficiente, para que al colisionar las partículas entre
sí, los finos se adhieran a los tamaños gruesos. Se forma un puente líquido entre las
partículas
 Por adherentes: Existen ciertos materiales que pueden mejorar la adherencia de las
partículas finas a las gruesas
Aglomeración
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 Para lograr una buena mezcla y aglomerar en forma homogénea las partículas más
finas en torno a las más gruesas. se logra en forma eficiente si se establece una
rotación de las partículas húmedas en tomo a sí mismas  tambor aglomerador
 Consiste en un cilindro inclinado girando a baja velocidad, ocasionando el deslice
(cascada) y la aglomeración del mineral previamente mojado con agua y/o adherentes
Aglomeración
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 Base de las pilas  impermeabilización
 Terreno relativamente llano
 Impermeable:
 Las explanadas tienen 3-4% de pendiente  facilitar escurrido de la solución
 Impermeabilización:
Construcción de las pilas
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Pila del mineral
Gravilla con tubos de colección
Lámina de polietileno
Capa de protección
Suelo

 2 procedimientos: (10 - 20 litros/h.m2)
 Aspersión
 Distribución de goteo (recomendable en caso de escasez de líquidos y bajas T)
Riego de las pilas
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 Como mínimo 2 pilas
 En un principio se obtendrá una alta concentración (Cmax) en la solución, que irá
descendiendo hasta un valor por debajo de la concentración media (Cmd) de
diseño. En este momento se pone simultáneamente en operación la segunda pila,
con dos sistemas posibles:
a) Lixiviación de las dos pilas con obtención de una única solución rica final.
b) Lixiviación de la primera pila con producción de solución intermedia (pobre), que se
recicla a la segunda pila nueva en donde se obtiene la solución rica (generalizado)
Operación de las pilas
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 Es una forma de lixiviación intermedia entre la estática y la dinámica
 Se realiza en tanques con el mineral en tamaño de gravilla exento de finos:
 Impulsándose la solución desde el fondo y decantándose sobre un canal perimetral
superior (upward percolation)
 Impulsándose la solución desde el fondo o desde la parte superior y extrayéndose por la
parte inferior (downward percolation)
 Se aplica principalmente a minerales de cobre, uranio, oro y plata que son
fácilmente solubles y que presentan buenas características de permeabilidad
 Procesos que duran entre 2 y 14 días
 Recuperaciones de hasta 90%
 Tamaño: 5x7x3 hasta 50x40x5 m  entre 5 y 14 bateas en serie
3.1.4. Lixiviación por percolación (vat leaching)
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 Normalmente a contracorriente
 El mineral fresco se encuentra con soluciones viejas y el mineral viejo con soluciones
frescas.
Ciclos de percolación
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 Ventajas:
 No se requiere de etapas de molienda y separación sólido-líquido.
 Las etapas de lixiviación y lavado cuentan con estanques de almacenamiento
intermedios
 Se obtienen soluciones concentradas
 Los costos de inversión y operación son más altos que los de la lixiviación insitu, en
botaderos, en pilas, pero menores que en la agitación
 Desventajas:
 La recuperación máxima es de 65-90 %.
 Se requiere más entrenamiento de operadores, el sistema tiene poca automatización
Ciclos de percolación
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 Se agita una pulpa formada por partículas finas y reactivos dentro de un tanque
 Requerimientos  mineral finamente molido
 Se utiliza preferentemente para:
 Minerales no porosos o que produzcan muchos finos y
 Especialmente en la disolución de especies que requieren drásticas condiciones de
operación
 Agitación:
 Disminuye espesor de la capa límite y ↑ interfase G-L  ↑ transferencia de materia
 Suspensión homogénea
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 Ventajas:
 Se obtienen mayores recuperaciones.
 La cinética de extracción es más rápida.
 Es posible una gran automatización.
 Se minimiza problemas de finos
 Desventajas:
 Altos costos de inversión y operación.
 Requiere molienda clasificación y separación sólido-líquido
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 Tipos de agitación
 Neumática
 Mecánica

 Cilindro vertical con fondo cónico
 Se inyecta aire comprimido desde el fondo
 Dimensiones típicas: D=6m ; H = 15 m
 Ventajas: carencia de partes móviles
 Desventajas: requiere moler más fino
 Se utilizan en la lixiviación de minerales de oro y uranio y en aquellos procesos que
requieren oxígeno
Agitación neumática
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 Los más utilizados
 Las suspensiones se logran mediante un impulsor o rotor
 Por el tipo de movimiento interno, los agitadores más
eficicientes: tipo radial
Agitación mecánica
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 Granulometría:
 No exceso de gruesos (> 2 mm)
 No exceso de finos (menos que 40% < 75 μm)
Parámetros de proceso
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 Esquema de un sistema continuo industrial
Parámetros de proceso
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Índice
3. Lixiviación
42

 Los distintos métodos de lixiviación presentan condiciones operacionales y de
inversión que hacen que su aplicación sea muy diversa
 Cada caso requiere de un análisis técnico-económico propio
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 Comparación resumida para el caso específico de los minerales de cobre
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 Tamaño de partícula
 Botaderos: run of mine ROM
 Pilas: chancado, desde secundario a 100%-2’’ hasta terciario a 100%-1/4’’, según
porosidad
 Bateas: chancado terciario entre 3/4’’ y 1/4’’
 Agitación: molienda húmeda desde 65 a 200 mallas
 Aglomeración
 Sobre todo en pilas, botaderos y bateas
 Cobre oxidado: cerca del 70 a 90% del ácido consumido en la planta se agrega durante
el curado
 Minerales sulfurados: cantidades de ácido menores (5-10 kg/t) (100% del consumo
global)
Principales parámetros a tener en cuenta:
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 Altura del lecho depende de:
 La permeabilidad
 Ley
 El residual de ácido en las soluciones que alcanzan las capas inferiores de la pila
 Cinética global de extracción
 La tendencia es a no superar los 8 metros
Principales parámetros a tener en cuenta:
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Índice
3. Lixiviación
47

3.3 Equipos utilizados
 Extractores  Pachuca tank
 Con partículas finas (< 0.1 mm)  lixiviación batch
 Pachuca tank  muy extendido en metalurgia
 Recipiente cilíndrico agitado mediante aire
comprimido insuflado desde el fondo
 Cuando se termine la lixiviación se para la agitación y
se deja decantar para retirar el lodo con la ayuda de
aire
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 Extractores  Percoladores
 Alimentación más basta
 Tanque 1  off-line
 Disolvente percola a través de V2 y
luego V3 y V4.
 Cuando finaliza en V2, se
intercambia por V1 y el disolvente
fresco se alimenta a V3 para luego
pasar a V4 y V1
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 El disolvente fresco siembre se alimenta a un tanque donde el sólido ya ha estado en
contacto anteriormente con disolvente

 Lavadores (washing)
 Lixiviación rápida
 Pequeñas partículas son partículas muy solubles
 Sólidos formados por reacciones químicas
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Lavado: para reducir la [sol] del
líquido adherido al sólido
Espesadores por gravedad Hidrociclones

Índice
3. Lixiviación
51

 Diseñar el proceso industrial
 Seleccionar las alternativas más adecuadas en cada caso
 Seleccionar las condiciones de operación
 Simulaciones (Aspen …)
 Análisis de sensibilidad de los parámetros más importantes
 Costes de inversión & Costes de operación
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