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08/2013 Revisión de Alternativas Hidrometalurgicas para la Remoción de Arsénico de Concentrados de Molibdeno 03 de Noviembre del 213
08/2013
Revisión de Alternativas Hidrometalurgicas para la
Remoción de Arsénico de Concentrados de Molibdeno
03 de Noviembre del 213
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08/2013
Introducción
• Hatch realizó un estudio comparativo de alternativas para remover
arsénico y otras impurezas de concentrados de molibdeno.
• Contenidos de arsénico en los concentrados que sobrepasan el nivel
máximo permisible de 0.1% afectan negativamente sus condiciones
comerciales.
• El estudio ha girado en torno a dos alternativas hidrometalurgias con
posibilidades de aplicación para la remoción de esta impureza.
Lixiviación Alcalina con Na2S y NaOH (ASL Process)
Lixiviación con Cloruro Férrico en medio ácido.
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08/2013
Objetivos del Estudio
• Definir la mejor opción técnico-económica para la remoción de arsénico
del concentrado de molibdeno obtenido en el proceso de flotación.
• Complementar el esquema del proceso con alternativas de manejo de
soluciones residuales y disposición de los residuos que se puedan
generar en los procesos de tratamiento considerando la normativa
ambiental vigente.
• Plantear una alternativa consistente que permita la venta del
concentrado de molibdeno sin restricciones mejorando la economía del
proceso.
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08/2013
Características del Concentrado
• Características típicas de los Concentrados de Molibdeno
Composición Química, % Mo As Cu Fe Sb S
45.0-55.0 1.0-1.5 0.5-0-7 0.5-1.5 0.020-0.040 15.0 -19.0
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08/2013
Diseño de los Procesos Hidrometalurgicos
• En base a la revisión bibliográfica de procesos hidrometalúrgicos para
remover arsénico de concentrados de cobre y molibdeno, patentes
relacionados a la remoción de arsénico de los concentrados de
molibdeno y algunas aplicaciones industriales sobre todo para remover
cobre de concentrados de molibdeno; así como, a un intenso estudio
termodinámico – cinético, se logro establecer las configuraciones para
las dos alternativas hidrometalúrgicas consideradas en el estudio.
• Para cada alternativa se desarrollaron los criterios de diseño, balance de
masa, diagrama de flujo, estimación costos de inversión y costos
operativos a nivel conceptual de una planta de procesamiento
incluyendo el proceso principal y el proceso de tratamiento de las
soluciones generadas.
• Asimismo, se llevaron a cabo pruebas experimentales a nivel de
laboratorio a fin de establecer el proceso más viable para tratar
concentrados de molibdeno.
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08/2013
Diseño del Proceso de Lixiviación Alcalina
Criterios de Diseño
• Programa de Operación
• Nivel de Producción
• Características del
Concentrado
• Condiciones del Proceso de
Lixiviación
• Características del
Concentrado Final
• Condiciones del tratamiento de
Soluciones
Balance y Distribución de Arsénico
Distribución de As
%
Proceso de Lixiviación Alcalina
Inputs
Concentrado de Molibdeno 100.00
Sulfuro de Sodio (Na2S)
Hidroxido de Sodio
Agua para Lixiviación Alcalina
Agua de Lavado
Total Inputs 100.00
Outputs
Concentrado de Molibdeno 6.94
Solución Alcalina 92.29
Solución de Lavado 0.76
Total Outputs 100.00
Proceso de Precipitación de Arsénico
Inputs
Solución Alcalina 92.29
Solución de Lavado 0.76
CaO
Total Inputs 93.05
Outputs
Solución Tratada 0.02
Arsenato de Calcio/CaSO4 93.03
Total Outputs 93.05
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08/2013
Diseño del Proceso de Lixiviación Alcalina
Diagrama de Flujo
Concentrado de Mo
Agua de Proceso
Sulfuro de Sodio
Hidroxido de Sodio
Concentrado de Mo a Venta
Concentrado de Mo
Arsenato de Fierro / Sulfato de calcio
Solución Tratada
TRATAMIENTO DE SOLUCIONES
Aguade Proceso
LIXIVIACIONALCALINA
ACONDICIONAMIENTO
FILTRO
TANQUE DE AGUA
TANQUE DE ENFRIAMIENTO
FILTRO
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08/2013
Diseño del Proceso de Lixiviación Alcalina
As2S3 + Na2S(ac) = 2NaAsS2 (1)
NaAsS2 + Na2S = Na3AsS3 (2)
Diagrama Eh-pH para el sistema As-H2O-S a 25 °C
Reacciones de Disolución Alcalina
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08/2013
Diseño del Proceso de Lixiviación Clorurante (FeCl3)
Criterios de Diseño
• Programa de Operación
• Nivel de Producción
• Características del
Concentrado
• Condiciones del Proceso de
Lixiviación
• Características del
Concentrado Final
• Condiciones del tratamiento de
Soluciones
Balance y Distribución de Arsénico
Distribución de As
%
Proceso de Lixiviación Clorurante
Inputs
Concentrado de Molibdeno 99.77
Solución de Cloruro Férrico 0.23
Agua de Lavado
Total Inputs 100.00
Outputs
Concentrado de Molibdeno 9.59
Solución Clorurante 87.19
Solución de Lavado 3.22
Total Outputs 100.00
Proceso de Precipitación de Arsénico
Inputs
Solución Clorurante 87.19
Solución de Lavado 3.22
CaO
Total Inputs 90.41
Outputs
Solución Tratada 0.02
Arsenato de Fierro/FeOOH 90.39
Total Outputs 90.41
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08/2013
Diseño del Proceso de Lixiviación Clorurante (FeCl3)
Diagrama de Flujo
Concentrado de Mo
Agua de Proceso
Cloruro Férrico
Acido Clorhidrico
Concentrado de Mo a Venta
Concentrado de Mo
Arsenato de Fierro
Solución Tratada
TRATAMIENTO DE SOLUCIONES
Aguade Proceso
LIXIVIACIONCLORURANTE
ACONDICIONAMIENTO
FILTRO
TANQUE DE AGUA
TANQUE DE ENFRIAMIENTO
FILTRO
As2S3 + 6FeCl3(ac) = 2AsCl3(ac) + 6FeCl2(ac) + 3S° ∆G 90°C = -46.953 Kcalorias (3)
CuFeS2 + 4FeCl3(ac) = CuCl2(ac) + 5FeCl2(ac) + 2S° ∆G 90°C = -26.604 Kcalorias (4)
Cu2S + 4FeCl3(ac) = 2CuCl2(ac) + 4FeCl2(ac) + S° ∆G 90°C = -21.233 Kcalorias (5)
Reacciones de Disolución (Oxi-Reducción)
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08/2013
Estimado de Costos
Lixiviación
Alcalina US$/t de Conc.
Lixiviación
Clorurante US$/t de Conc.
Equipos Mecánicos 96.4 83.1
Tuberias 1.3 1.3
Eléctrica 5.4 5.4
Instrumental 4.7 4.7
Civil 22.4 22.4
Estructural 18.5 18.5
Costos Directos 148.7 135.4
Costos Indirectos 81.8 74.4
Contingencia 46.1 42.0
GRAN TOTAL 276.6 251.8
Costos de Capital (Capex)
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08/2013
Estimado de Costos
Lixiviación Alcalina
US$/t de Conc. Lixiviación Clorurante
US$/t de Conc.
Labor 20.6 21
Power 33.1 32
Consumibles 272.9 188
Mantenimiento 53.9 49
Total 380.5 290
Costos de Operación (Opex)
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08/2013
Evaluación Económica
Lixiviación
Alcalina Lixixiación Clorurante Diferencia
Ingreso Actualizado Bruto US$/t de Conc. 11,871 11,875 (4)
Capex actualizado US$/t de Conc. 277 252 25
Opex actualizado US$/t de Conc. 381 290 91
VAC (Beneficio) US$/t de Conc. 11,213 11,333 (120)
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08/2013
Pruebas Experimentales
Lixiviación Acida con Cloruro Férrico
S/L
Lixiviación Clorurante
Lavado
Remoción de Arsénico y
Otros Contaminantes
Solución Lixiviante
FeCl3 + HCl
Solución de
Lixiviación
Solución de
Lavado
Concentrado de
Molibdeno
H2O
Concentrado de Molibdeno
S/L
Balance y Distribución
Distribución %
As Cu Fe
Input
Concentrado de Molibdeno 100.0 100.0 42.0
Solución Lixiviante 58.0
Solución de Lavado
Ouput
Solución (Lixiviación + Lavado) 33.1 0.4 64.4
Solución de Lixiviación 30.4 0.4 57.1
Solución de Lavado 2.7 0.1 7.3
Concentrado de Molibdeno Final 66.7 100.1 35.6
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08/2013
Pruebas Experimentales
Lixiviación Alcalina Balance y Distribución
Concentrado de
Molibdeno
Solución Lixiviante
Na2S + NaOH
Lixiviación Alcalina
S/L
Lavado
S/L
H2O
Solución de
Lixiviación
Solución de
Lavado
Concentrado de Molibdeno
Remoción de Arsénico y
Otros Contaminantes
Distribución %
As Cu Fe
Input
Concentrado de Molibdeno 100.0 100.0 100.0
Solución Lixiviante
Solución de Lavado
Ouput
Solución (Lixiviación + Lavado) 94.7 0.1 0.0
Solución de Lixiviación 85.5 0.1 0.0
Solución de Lavado 9.2 0.0 0.0
Concentrado de Molibdeno Final 5.2 99.3 99.9
60
70
80
90
100
84 86 88 90 92
Re
mo
ció
n d
e A
rsé
nic
o,
%
Temperatura de Proceso, °C
Remoción de Arsénico vs Temperatura
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08/2013
Tratamiento de las Soluciones de la Lixiviación Alcalina
Distribución %
As Fe
Input
Solución a tratar 100.0 100.0
Output
Sol. Neutralizada 0.3 0.6
Precipitado a pH= 2.8 86.0 69.8
Precipitado a pH= 9.0 13.7 29.6
Composición Química de la Solución Tratada
Ensayes Químicos, mg/l
As Ca Cu Fe Sb Mg
18 540 < 1 112 < 1 170
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08/2013
Conclusiones
• Se ha definido una opción técnica-económica para tratar concentrados de molibdeno
con altos contenidos de arsénico que permita la venta de estos concentrados sin
restricciones.
• El análisis económico a nivel de orden de magnitud para ambas alternativas
propuestas indica una ventaja en el VAC para el proceso de Lixiviación Clorurante de
US$ 120.0/t de concentrado como de ingreso neto.
• La contribución económica al proyecto es significativa por venta sin restricciones del
concentrado de molibdeno. Los ingresos para la opción de Cloruro Férrico de US$
11,333 por tonelada de concentrado, mientras que para la Lixiviación Alcalina sería
de US$ 11,213 por tonelada de concentrado.
• Con el proceso de lixiviación alcalina se logra remover el 94.7% del arsénico
contenido en el concentrado de molibdeno.
• La aplicación de la lixiviación alcalina con Na2S – NaOH para remover arsénico
del concentrado de molibdeno permite reducir el nivel de esta impureza hasta
niveles permisibles (0.1%).
