1

PROCESAMIENTO DE MINERALES II

LIXIVIACIÓN EN COLUMNA DE MINERALES OXIDADOS DE COBRE( I Y II)LIXIVIACIÓN EN COLUMNA DE MINERALES OXIDADOS DE COBRE( I Y II)

I.I. OBJETIVOSOBJETIVOS

Evaluar la acidez en una lixiviación en columna. Determinar y analizar los parámetros o características necesarios para

una lixiviación en columna. Determinar la granulometría aproximada del mineral a lixiviar. Determinar el porcentaje de humedad del mineral y la humedad

retenida.

II.II. INTRODUCCION TEORICA:INTRODUCCION TEORICA:

Lixiviación de Óxidos de Cobre:Lixiviación de Óxidos de Cobre:

Los minerales oxidados de cobre son tratados generalmente por métodosLos minerales oxidados de cobre son tratados generalmente por métodos hidrometalúrgicos. La química fundamental de la lixiviación de estos mineraleshidrometalúrgicos. La química fundamental de la lixiviación de estos minerales no es compleja. no es compleja. La química relacionada con la disolución de los mineralesLa química relacionada con la disolución de los minerales oxidados de cobre es esencialmente de descomposición, obteniéndoseoxidados de cobre es esencialmente de descomposición, obteniéndose productos de reacción solubles en agua o en exceso de lixiviante.productos de reacción solubles en agua o en exceso de lixiviante.

1. Lixiviación en pilas:

Cuando el mineral o desmonte ha sido transportado desde su sitio de explotación y depositado sobre una superficie adecuadamente preparada, posiblemente después de chancado previo y/o aglomerado para conseguir una permeabilidad controlada. En la lixiviación en pila el mineral tiene una mayor ley. El mineral se coloca en montones de sección trapezoidal y altura determinada para proceder a su riego con la solución lixiviante.

PROCESAMIENTO DE MINERALES II

III.III. EQUIPOS Y MATERIALES:EQUIPOS Y MATERIALES:

Columna deColumna de LixiviaciónLixiviación

Fiolas, Matraces Fiolas, Matraces Equipo deEquipo de TitulaciónTitulación

IndicadoresIndicadores

anaranjado deanaranjado de metilometilo

HH22SOSO44 y Na y Na22COCO33

MineralMineral

Vasos precipitadosVasos precipitados BalanzaBalanza Pipeta

PROCESAMIENTO DE MINERALES II

IV.IV. PROCEDIMIENTO :PROCEDIMIENTO :

PROCESAMIENTO DE MINERALES II

PROCESAMIENTO DE MINERALES II

V.V. CÁLCULOS Y RESULTADOS :CÁLCULOS Y RESULTADOS :

Datos:Datos: Peso Mineral: Peso Mineral:10.3 kg10.3 kg Dilución: Dilución: 0.30.3 Volumen: Volumen: 10,23 * 0.30 =3.09 lt10,23 * 0.30 =3.09 lt FlujoFlujo: 14 lt /hr.m: 14 lt /hr.m22

Peso columna: Peso columna: 1823 g =1.82 1823 g =1.82 kgkg Peso Balde : Peso Balde : 537 g 537 g

diámetro de columna:diámetro de columna:15.115.1 cm=0.151mcm=0.151mAltura de la columna:Altura de la columna: 94.4 94.4 cm=0.944mcm=0.944mAltura que ocupa el mineral: Altura que ocupa el mineral: 43.543.5 cm= 0.435 mcm= 0.435 m

CALCULANDO LOS DATOS NECESARIOS PARA NUESTRA EXPERIENCIA:CALCULANDO LOS DATOS NECESARIOS PARA NUESTRA EXPERIENCIA:

Área :Área :diámetro de columna: diámetro de columna: 15.1 cm15.1 cmaltura de la columna: 94.4 cmaltura de la columna: 94.4 cm

π (r )2=π (0 . 0755 )2

Area=0 .0179m2=179cm2

Flujo de irrigación:Flujo de irrigación:Flujo∗area

Flujo(mlmin )=14lthr∗m2

x 0 .179m2

Flujo(mlmin )=0 . 2506lthrx

1hr60 min

x1000ml1 lt

Flujo(mlmin )=4 .18mlmin

Volumen del mineral:Volumen del mineral:Vmin eral(m

3 )=alturamineral (m)∗(área−base )columnaVmin eral(m

3 )=(0 . 435m)x ( π∗0.07552)

Vmin eral(m3 )=0 . 00779m3

Humedad del mineral:Humedad del mineral:

Pesamos Pesamos inicialinicial = = 378.05 g 378.05 gPeso Peso finalfinal = 375.40 g = 375.40 g

Peso neto de mineral:Peso neto de mineral:

378.05 - 375.4=2.65 g378.05 - 375.4=2.65 g2.65 g ---2.65 g --- x% x%378.05 g -378.05 g -100%100% x = 0.7%x = 0.7%

PROCESAMIENTO DE MINERALES II

Peso neto del mineral total:Peso neto del mineral total:

10.3 kg * 0.7 %=0.0721 kg10.3 kg * 0.7 %=0.0721 kg 10.3 – 0.0721= 10.23 kg 10.3 – 0.0721= 10.23 kg (mineral seco)(mineral seco)

Densidad aparente(gr/cmDensidad aparente(gr/cm33))

Densidad=Pesomineral−secoVolumenmin eral

Densidad=10 . 23kg

0. 00779m3

Densidad=1313kgm3x

1m3

1000 ltx

1000gr1kg

x1lt1000ml

Densidad=1 . 31grml

Presión al fondo:Presión al fondo:

Peso final de mineral: Peso final de mineral: 12.6 kg12.6 kg Área : Área : 179 cm179 cm22

Pr esión=Fuerza (kg )Area(cm2 )

Pr esión=12 .6kg179cm2

Pr esión=0. 07036kgcm2

Humedad retenida:Humedad retenida:

Peso final de mineral: Peso final de mineral: 12.6 kg12.6 kgVolumen retenidoVolumen retenido = V = Vincialincial - V - Vpercolado percolado = 3.09 – 1.93 = 1.16 lt= 3.09 – 1.93 = 1.16 lt

%HUMEDAD=Volumen−Re tenido(Peso−final )mineral

x 100

% humedad=1. 16 lt12.6kg

x 100

%Humedad=9 . 21%

PROCESAMIENTO DE MINERALES II

Llenamos Nuestra Tabla con los datos calculados anteriormente:Llenamos Nuestra Tabla con los datos calculados anteriormente:

CONDICIONES COLUMNA 2

Características de las Columnas

Material Acrílico

Longitud(m) 0,944

Diámetro interior(m) 0,151

Área(m2) 0,0179

Peso (Kg) 1,82

Características del mineral

Peso bruto(Kg) 10.3

Humedad (%) 0.7

Peso Neto (Kg) 10.23

Altura Mineral(cm) 43.5densidad aparente

(g/cm3)1,31

Granulometría 100%-1”

Condiciones OperaciónConcentración H2SO4

(g/lt)7.69

Relación liquido/ sólido (peso)

0,30

Flujo de irrigación (cm3/min)

4,18

Flujo de irrigación (L/hrs/m2)

14

Presión al fondo (Kg/cm2) 0.0703Vol. Solución percolación

(L)1,93

Humedad retenida 9.21Tiempo Tratamiento

(horas)168

PROCESAMIENTO DE MINERALES II

RESULTADOS :RESULTADOS :

Preparación del H2SO4 (8 gr/lt):

8gr ->97%X ->100% x= 8.25 g de H2SO4 concentrado

Concentración real del Concentración real del H2SO4 :

H2 SO4 ( gr / lt )=( cc−gastado)(0 . 0049)(1000 )cc−muestra . .lixiviante

Evaluamos la acidez de la solución:Evaluamos la acidez de la solución:

H2SO4

(ml)NaNa22COCO33

(ml) gastado(ml) gastadoH2SO4

(g/lt) (g/lt) 55 7.8 7.8 7.6447.64455 7.97.9 7.7427.742

PromedioPromedio 7.6937.693

LIXIVIACIÓNLIXIVIACIÓN DATOS :

Peso del mineral: 10.3 kgVolumen :3.09 lt Dilución: 0.30H2SO4: 7.69 g/lt

CONTROL

Tiempo (día)

Acidez de la solución

(g/lt)

Consumo de ácido

(g/lt )

Adición de ácido (g)

H2SO4 (ml)

0 7.69 - 23.68 12.871 1.42 6.27 14.37 8.013 4.41 3.28 7.64 4.154 4.07 3.62 7.93 4.315 3.72 3.97 8.05 4.386 4.17 3.52 6.83 3.717 5.03 2.66 - -

Total 68.50

Cálculos:Cálculos: Adición(gr):Adición(gr):

7.69 gr----->1 lt7.69 gr----->1 ltx----->3.09 ltx----->3.09 lt x= 23.76 grx= 23.76 gr

Este calculo también se realizo para los demás tiempos de la prueba.Este calculo también se realizo para los demás tiempos de la prueba.

H2SO4 (cc)

PROCESAMIENTO DE MINERALES II

H2 SO4 (cc )=adición( gr )densidad−ácido( gr /ml )

H2 SO4 (cc )=23.76 gr1.84 gr /ml

H2 SO4 (cc )=12.91ml

Este calculo también se realizo para los demás tiempos de la prueba.Este calculo también se realizo para los demás tiempos de la prueba.

Acidez de la solución (gr/lt): Acidez de la solución (gr/lt): Usamos la siguiente formulaUsamos la siguiente formula

( gr / lt )=(cc−gastado)(0 . 0049)(1000 )cc−muestra . . lixiviante

Primera titulación:Primera titulación:

( gr / lt )=(1. 45 )(0 . 0049)(1000 )5

( gr / lt )=1 .42 gr / lt

RESUMEN:RESUMEN:

Tiempo (día)

Tiempo(horas)

Ácido (g)

ÁcidoAcumulado(

g)

Consumo de ácido (kg/TM )

0 0 23.68 23.68 2.301 24 14.37 38.05 3.693 72 7.64 45.69 4.444 96 7.93 53.62 5.215 120 8.05 61.67 5.996 144 6.83 68.5 6.65

Ácido no reaccionado:Ácido no reaccionado:3 .09ltx 5.03

grlt

=15.54 g H15.54 g H22SOSO44

Consumo de ácido neto HConsumo de ácido neto H22SOSO4 4 (kg/TM):(kg/TM):

(68 .50−15 .54 ) gr10 .3 kg

=5 .14kgTM

Consumo Total:Consumo Total:68 . 5gr10 .3 kg

=6 .65kgTM

GRÁFICOGRÁFICO

PROCESAMIENTO DE MINERALES II

Tiempo vs Consumo de ácido

0

2

4

6

8

0 20 40 60 80 100 120 140 160

Tiempo(horas)

Co

ns

um

o á

cid

o

(Kg

/TM

)y = -1E-05x2 + 0.0296x + 2.5487

R2 = 0.9762

VI.VI. CONCLUCONCLUSIONES:SIONES:

Se logró evaluar la acidez de una lixiviación en columna, la cual fue 7.69 gr/lt.

Se logró determinar y analizar los parámetros necesarios para una lixiviación en columna como: el flujo de irrigación de 4ml/min ;presión al fondo de 0.07 kg/cm2 ; entre otros parámetros.

Se determinó una granulometría de 100% - 1” del mineral a lixiviar. Se determinó un 0.7 % de humedad del mineral y una humedad retenida

de 9.21%.

VII.VII. RECOMENDACIONES:RECOMENDACIONES:

Se recomienda no apoyar en el piso la columna para no dañar su ápice Debemos evitar que las partículas finas pasen Debemos armar una cama en la parte inferior de la columna con

partículas gruesas manualmente con un altura aproximada de 2cm. Se recomienda no llenar toda la columna y dejar aproximadamente 10 cm

en la parte superior ya que así evitaremos que ocurran posibles derrames de solución fuera de la columna.

Se recomienda reponer el acido en función a su peso y no a su volumen, de lo contrario podríamos adicionar mas ácido de lo necesario y malograríamos nuestra lixiviación.

La solución no debe caer directamente sobre el mineral por eso es necesario utilizar un tela que ocupe el diámetro interno de la columna, ya que esta ayudara a una distribución uniforme de la solución.

PROCESAMIENTO DE MINERALES II

VIII.VIII. CUESTIONARIOCUESTIONARIO

¿Cómo se define el efecto de “canalización”?¿Cómo se define el efecto de “canalización”?

Es el efecto que sucede en la lixiviación por percolación en el cual en el mineral por causa de mala permeabilidad o alta presencia de finos se crean canales por los cuales la solución lixiviante pasa dejando zonas en la pila o botadero que no seran lixiviadas.

¿Cuál es la diferencia de lixiviar en pilas un mineral con y sin curado¿Cuál es la diferencia de lixiviar en pilas un mineral con y sin curado ácido?¿Cómo se efectúa esta operación?ácido?¿Cómo se efectúa esta operación?

El curado acido mejora la calidad de aglomerados, aumenta la cinética de lixiviación. Se efectúa para el acondicionamiento del mineral. También es importante porque sulfata el mineral de cobre, fractura químicamente la roca matriz y genera calor en el aglomerado.

Si no realizamos el curado ácido no obtendríamos ninguna de las ventajas mencionadas anteriormente y nuestra lixiviación demoraría más.

¿Cómo varía la densidad aparente con la granulometría del mineral¿Cómo varía la densidad aparente con la granulometría del mineral chancado? Presente ejemplos que justifiquen su explicación.chancado? Presente ejemplos que justifiquen su explicación.

La densidad aparente es masa sobre volumen de mineral. Si la granulometríaLa densidad aparente es masa sobre volumen de mineral. Si la granulometría del mineral es fina la densidad aparente aumenta y si el mineral es gruesodel mineral es fina la densidad aparente aumenta y si el mineral es grueso ocupa mayor volumen por lo tanto la densidad seria menor. Es decir laocupa mayor volumen por lo tanto la densidad seria menor. Es decir la granulometría es indirectamente proporcional a la densidad.granulometría es indirectamente proporcional a la densidad.

Ejemplos:Ejemplos: 1) 1) Altura que ocupa mineral : 50 cmAltura que ocupa mineral : 50 cm

Diametro de columna: 15.1 cmDiametro de columna: 15.1 cmPeso Mineral : 10.3kg=10 300 grPeso Mineral : 10.3kg=10 300 gr

Vmin eral(cm3 )=(50 )x ( π∗7 .552)

Vmin eral(cm3 )=8954 cm3

Densidad (gr/cmDensidad (gr/cm33))

Densidad=10300 gr

8954cm3

Densidad=1 . 15grml

2) 2) Altura que ocupa mineral : 40 cmAltura que ocupa mineral : 40 cm Volumen mineral :7163cmVolumen mineral :7163cm33

Densidad (gr/cmDensidad (gr/cm3 3 ) )

Densidad=10300 gr

7163 cm3

Densidad=1 . 44grml

PROCESAMIENTO DE MINERALES II

Dibujar las curvas extracción(%) vs tiempo(horas) y Consumo deDibujar las curvas extracción(%) vs tiempo(horas) y Consumo de ácido(kg/TM) vs tiempo (horas), comunes en el proceso de lixiviaciónácido(kg/TM) vs tiempo (horas), comunes en el proceso de lixiviación en pilas.en pilas.

Extracción vs Tiempo(horas)Extracción vs Tiempo(horas)

Tiempo vs Extración Cuy = -0.0043x2 + 1.3635x - 0.204

R2 = 0.9986

0

20

40

60

80

100

0 20 40 60 80 100 120

Tiempo (horas)

Ext

racc

ión

Cu

(%

)

Consumo de ácido Kg/TM vs tiempo(horas)Consumo de ácido Kg/TM vs tiempo(horas)

Tiempo vs Consumo de ácido

0

2

4

6

8

0 20 40 60 80 100 120 140 160

Tiempo(horas)

Co

ns

um

o á

cid

o

(Kg

/TM

)

y = -1E-05x2 + 0.0296x + 2.5487

R2 = 0.9762

¿Cómo afecta el incremento en la concentración de iones de Fe¿Cómo afecta el incremento en la concentración de iones de Fe2+2+ en las en las soluciones de recirculación sobre la extracción de cobre? ¿ Quésoluciones de recirculación sobre la extracción de cobre? ¿ Qué decisión tomaría para controlar este efecto?decisión tomaría para controlar este efecto?

Esto afectaría a la cinética del proceso ya que a más concentración de Fe2+ nuestro proceso sería lento.Se recomendaría atacar al Ion Fe2+,adicionando la bacteria thiobacillus ferrooxidans, la cual nos ayudaría a oxidar el Ion Fe2+ a Fe3+ , y así podríamos acelerar nuestro proceso.

7. Comparar los métodos de lixiviación de cobre por agitación en7. Comparar los métodos de lixiviación de cobre por agitación en tanques y en pilas.tanques y en pilas.

En los métodos de agitación en tanques la cinética es mas rápida que en pilas ya que hay un mayor contacto entre la solución lixiviante y el

PROCESAMIENTO DE MINERALES II

mineral, esta lixiviación puede durar horas en cambio en la lixiviación en pilas dura meses y hasta años.

El consumo de ácido en una lixiviación por agitación es mayor que en la lixiviación en pilas ya que en las pilas se puede hasta utilizar el PLS y enriquecerlo nuevamente recirculandolo por la pila.

Hay mayores costos energéticos en la lixiviación de agitación porque se utiliza un agitador durante todo el proceso de lixiviación mientras que en pilas el ácido percola por gravedad.

Indicar las plantas peruanas que emplean la lixiviación minerales deIndicar las plantas peruanas que emplean la lixiviación minerales de cobre.cobre.

Cerro Verde (arequipa) Milpo Southern Peru Copper Corporation (toquepala)

9. Efectuar el Balance Metalúrgico con los datos de ensaye de solución9. Efectuar el Balance Metalúrgico con los datos de ensaye de solución rica, y residuo final que se presenta.rica, y residuo final que se presenta.

DATOS :Peso del mineral: 350gVolumen del mineral: 650 mLLey de Residuo : 0.36 %

Tiempo (horas)

Ley de Cu

(g/lt)

Volumen

(lt)

Ext. Parcial(g)

Ext.Parcial

Ext.Parcial

Ext.(%)

PLS (24) 28.80 2 57.60 57.60 30.18Cosecha(4

8)51.26 2 102.52 102.52

102.52 53.71

Cosecha(72)

22.92 2 45.84 45.84148.36 77.73

Cosecha(96)

12.04 2 24.08 24.08172.44 90.34

Residuo 0.32% 5760 gr 18.43Cabeza 6000 gr 190.87

Cálculos:Cálculos:CCu(total)u(total)= C= Cu(Solución rica)u(Solución rica) + C + Cu(residuo)u(residuo)

CCu(total)u(total)= 172.44 + 18.43= 172.44 + 18.43CCu(total)u(total)==190.87190.87

Ley de cabeza:Ley de cabeza:

(190.87/6000) x100= 3.18%(190.87/6000) x100= 3.18%

IX.IX. BIBLIOGRAFÍA:

PROCESAMIENTO DE MINERALES II

Libro de Procesamiento de minerales II, Tecsup Apuntes del libro de consulta Manual del Laboratorio Esteban M. Domic. Hidrometalurgia fundamentos, procesos y

aplicaciones.