Desafiaos Lixiviacion Sulfuros Secundarios Trasicionales Helbert_galdos

download Desafiaos Lixiviacion Sulfuros Secundarios Trasicionales Helbert_galdos

of 12

Transcript of Desafiaos Lixiviacion Sulfuros Secundarios Trasicionales Helbert_galdos

  • 7/21/2019 Desafiaos Lixiviacion Sulfuros Secundarios Trasicionales Helbert_galdos

    1/12

    361

    CONVOCATORIATRABAJOS TCNICOS Y DE INVESTIGACIN

    ENCUENTRO DE OPERADORES

    PERUMIN 30 Convencin MineraArequipa, 12 al 16 setiembre de 2011

    HIDROMETALURGIA CERROVERDE:

    DESAFIOS PARA LA LIXIVIACINDE MINERALES SULFURADOS

    SECUNDARIOSTRANSICIONALES.

    CERROVERDEHYDROMETALLURGY:

    CHALLENGES FORTRANSITIONAL SECONDARY

    SULFIDESLEACHING

    Helbert Galdos ValdiviaSupervisor Senior OperacionesLixiviacin Gerencia de procesosHidrometalrgicos

    Sociedad Minera Cerro VerdeTelfofono:054-381515(2281)[email protected]

    Hctor Mlaga LazoIng. de Planeamiento Gerencia deProcesos Hidrometalrgicos.Sociedad Minera Cerro VerdeTelfono:0.54-381515 (2381)[email protected]

    ResumenEl proceso de Lixiviacin en Cerro Verde,ha ido cambiando constantemente,actualmente la cantidad de mineral secundario ha ido declinando y hacomenzado a hacerse ms importante, lacantidad de mineral primario abastecido anuestro proceso de lixiviacin, estosminerales juntos, constituyen los sulfurossecundarios transicionales, es deesperarse para este tipo de mineral, unamenor recuperacin. El presente trabajo,mostrar las acciones tomadas paraminimizar el impacto y e incluso poder

    mejorar el desempeo de lixiviacin, de tal manera que no impacte en la produccinde ctodos.

    AbstractCerro Verde Leaching process has been

    changing constantly, actually the quantity of secondary sulfides is declining; the quantity of primary sulfides has started to becomemore important, these materials together are called transitional secondary sulfides.Lower recoveries are expected. This paper will show the actions taken to minimize theimpact and even improve the performanceof leaching, so as not to impact the cathode

    production.

    1 INTRODUCCIN

    Sociedad Minera Cerro Verde, compaasubsidiaria de Freeport Mac Moran Copper & Gold Inc.; se encuentra ubicada al sur del Per, cerca de la ciudad de Arequipa.Cuenta con dos plantas de procesamientode minerales de cobre: una planta delixiviacin y una planta concentradora. Laplanta de lixiviacin inici su operacinindustrial en el ao 1972 procesandoxidos y sulfuros secundarios de cobre enPads permanentes, por medio de

    chancado, aglomeracin, lixiviacin,extraccin por solventes yelectrodeposicin.Sobre estos pads de mineral chancadoaos despus se coloc mineral de baja leydel tipo ROM (Run Of Mine, por sus siglasen ingles), procesando mineralessulfurados secundarios de baja ley (Cobretotal por debajo de 0.2%).En el ao 2006 se inicia la operacin de laplanta Concentradora (procesando ms de100k tm/da).

    mailto:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]
  • 7/21/2019 Desafiaos Lixiviacion Sulfuros Secundarios Trasicionales Helbert_galdos

    2/12

    361

    1.1 AntecedentesEl procesamiento por lixiviacin, deminerales sulfurados secundarios(calcosita, covelita) en Cerro Verde, han idocambiando en el tiempo y masaceleradamente en los ltimos aos, dondeel mineral transicional (sulfuro secundario+sulfuro primario) ha ido reemplazando enparte al sulfuro secundario puro lixiviable,esperndose por tanto una cada en elporcentaje de recuperacin, que impactaraen la produccin de cobre catdico, anteeste nueva realidad era necesario tomar algunas medidas de operacin del proceso,que permitieran la sostenibilidad de lasproducciones de la planta de lixiviacin, detal manera de seguir siendo sustentablespara nuestra organizacin.La lixiviacin de sulfuros es bsicamenteun proceso de oxidacin, en donde el cobrey el azufre contenidos en la calcosita sonreducidos a Cu+ y S-2. Se completa lalixiviacin cuando el cobre y el azufre sonoxidados a Cu+2 y S0, como observamos enlas siguientes reacciones:Cu2S+2Fe+3 Cu+2 + 2Fe+2 + CuS (1)CuS+2Fe+3 Cu+2 + 2Fe+2 + So (2)Bsicamente nuestro proceso de lixiviacin,es del tipo cido frrico, siendo la etapacida de 60 a 90 das, donde

    recuperbamos todos los cobre solubles encido del mineral, el resto del ciclo delixiviacin de un total de 240 das, serealizaba con una mezcla de ILS(Intermediate Leaching Solution) y Raff proveniente de la planta de extraccin por solventes. Obtenindose para un mineralsulfurado secundario puro unarecuperacin a 3 ciclos de lixiviacin de80% del Cobre Total, con un ratio delixiviabilidad de 88% (promedio).

    1.2 Descripcin del procesoHidrometalrgico de SociedadMinera Cerro Verde

    El movimiento de soluciones en el procesode Lixiviacin de Cerro verde es de tipocascada, es decir las soluciones que sonpercolacin en la etapa ROM, forma partedel riego aguas abajo (proceso de AltaLey), recuperando el cobre de dos fuentesde mineral , el directo de Mina (ROM) y delmineral de alta ley (Chancado yaglomerado).Este manejo de soluciones permite regular la calidad de lixiviante en las dos etapas yprincipalmente en la etapa del mineral de

    Alta Ley, ya que es all donde se obtiene el80% de la produccin total del proceso.

  • 7/21/2019 Desafiaos Lixiviacion Sulfuros Secundarios Trasicionales Helbert_galdos

    3/12

    361

    1.3 Sistemas de Lixiviacin:Nuestro proceso Hidrometalrgico presentadiferentes sistemas de operacin, quefueron seleccionados de acuerdo a factorestcnicos y econmicos algunos de loscuales son:

    VARIABLE

    1 Ley de cobre total

    2 Reservas de mineral

    3 Caracterizacin mineralgica

    4 Comportamiento metalrgico

    5 Capacidad de procesamiento

    6 Costos de operacin y de capital

    7 Rentabilidad

    En funcin de estas variables se definieron2 tipos de lixiviacin:

    Lixiviacin en Dumps (baja ley), ROM yLixiviacin en pilas (Alta ley), mineralchancado.

    1.3.1 Lixiviacin en Dump (ROM).-Consiste en lixiviar mineral directamente dela mina, lo que debido a sus bajas leyes(

  • 7/21/2019 Desafiaos Lixiviacion Sulfuros Secundarios Trasicionales Helbert_galdos

    4/12

    361

    Normalmente la lixiviacin de ROM, es unaoperacin de bajo rendimiento, perotambin de bajo costo. La ventaja msimportante de operar los Pads ROM,adems de un aporte de cobre, es por la

    produccin de Sulfato Frrico, que serutilizado para el siguiente proceso delixiviacin, como se mostrar ms adelante.

    Vista del Pad ROM

    Vista del Pad ROM

  • 7/21/2019 Desafiaos Lixiviacion Sulfuros Secundarios Trasicionales Helbert_galdos

    5/12

    361

    1.3.2 Lixiviacin en Heap Leaching.-Para este proceso, el mineral procedentede la mina, debe ser procesado en unaplanta de chancado, para conseguir unagranulometra controlada que permita unbuen coeficiente de permeabilidad, ademsincrementar la superficie de exposicin,para posteriormente puedan ser atacadospor los agentes lixiviantes.Despus de adecuar el tamao departcula, el mineral es aglomerado consolucin Rafinato proveniente de extraccinpor solventes y cido sulfrico, la cantidadadicionada depender de lascaractersticas mineralgicas.El mineral aglomerado es transportado alpad de lixiviacin mediante fajatransportadora sobre terreno y

    acomodadas en la pila mediante unapilador de tipo radial.Nuestro pad de lixiviacin es de tipopermanente, con sobre posicin de capas,cada capa con 6.5 mts de altura (alturapost compactacin), cabe recalcar que eneste tipo de proceso, no se generan ripios.El tamao de partcula es de 20% +3/8. Elcontenido de cobre total est en unpromedio de 0.45%, la recuperacinalcanzada es de 80% del cobre total en 3ciclos de operacin, cada ciclo de 240das.La solucin de riego es aplicada por mediode goteros, Cerro Verde tiene totalmenteautomatizado el sistema de riego en el padde lixiviacin, lo que significa que podemoscontrolar todas las variables de riego desdeun cuarto de control.

    1.3.3 Caractersticas mineralgicas delmineral de lixiviacin.-

    En Cerro Verde los mineralespredominantes se muestran en la tabla 1.

    Tabla 1 Especies mineralgicasMINERAL FRMULA

    Calcopirita CuFeS2 Bornita Cu5FeS 4 Calcosita Cu2SCovelita CuS

    Nota: Los porcentajes de calcopirita han ido enaumento, desde 10%, rango con los que se operhasta el 2005, hasta rango de 45% en los ltimosaos. Ver grfico 1 donde se muestra elincremento de la cantidad de calcopirita y ladisminucin del la calcosita.

    Vista panormica del Heap Leach (Pad 4 A)

    Apilador radial Heap Leach Pad (mineralchancado y aglomerado)

  • 7/21/2019 Desafiaos Lixiviacion Sulfuros Secundarios Trasicionales Helbert_galdos

    6/12

    361

    2 CAMBIOS EN LAS VARIABLES DEOPERACIN

    La nica manera de manejar la lixiviacin,es controlando las variables msinfluyentes en la Pila. Las variables que semodificaron para mejorar la recuperacin,al tratar un mineral ms refractario son:a. Flujo de Riego (leach rate).b. Calidad de Lixiviante.

    c. Incremento de Ion Frrico en lasolucin de riego del Pad 4.

    2.1 Incremento del flujo de riego al HeapLeach Pad (Pad 4 A).-

    Conforme al incremento del tonelaje totalapilado en este pad, se debera deincrementar el caudal de riego, ya que lacolumna de lixiviacin, se incrementaconforme se eleva la altura del Pad, por lotanto no era aconsejable reducir omantener las tasas de riego en los nivelesanteriores, ya que se perda volumen desolucin de percolacin, con elconsecuente impacto en la reduccin de laproduccin. Adems al regarse con menosvolumen se reduce la presin de la solucinen el mineral subyacente (inferior), el cualpor su menor permeabilidad, incrementarel tiempo de transporte vertical de lasolucin.Por lo antes comentado se tom la decisinde incrementar el flujo de riego en el Heapleach Pad, reduciendo la variabilidad en elflujo de PLS a planta, permitiendo unmanejo ms estable de la planta deextraccin por solventes.

    En el grfico 2 se muestra el flujo de riegoen el tiempo y el efecto en el flujo de PLS aplanta.Para comparar el impacto de estoscambios, se trabaj en la estadstica de losflujos de percolacin (PLS), los resultadosse muestran en las tablas 2 y 3.

  • 7/21/2019 Desafiaos Lixiviacion Sulfuros Secundarios Trasicionales Helbert_galdos

    7/12

    361

    Nota: La tabla 2 muestra la Estadstica del flujo dePLS antes de las modificaciones de incrementar elflujo de riego, notemos que el coeficiente devariacin con que se operaba era de 21.53%. Latabla 3, muestra la estadstica del flujo de PLSdespus de las modificaciones (incremento deflujo en el riego), el coeficiente de variacin seredujo a 5.09%.El grfico 2 muestra el flujo de riego y cosecha enfuncin al tiempo.

    2.2 Incremento de Frrico en el Riego.-

    Es propio de la lixiviacin de sulfurossecundarios transicionales el incremento deFrrico en el riego, la teora lo indica, perono sera posible hacerlo sin cumplir cualquiera de estas condiciones: una biolixiviacin con aireacin forzada o teniendoun reactor externo (nuestro caso), queproduzca el frrico necesario para lalixiviacin del Heap Leach. Al tener unsistema de riego de tipo cascada,utilizando las soluciones de los DumpsLeach Pads (Pads ROM), como solucinlixiviante en el heap leach, era imperanteemplear estos pads como reactores

    productores de Frrico. Por motivos de laconstruccin de la ampliacin de uno de losPads ROM, se dej en reposo 3 celdas deeste Pad, producindose un reposo de 1ao aproximadamente; al reiniciar el riegode este Pad, se increment la

    concentracin de Cobre de 1 gpl a 2 gpl yel Frrico en solucin vari de 5 gpl a 7 gpl.En el grfico 3 se muestran las variacionesde concentracin en el mineral ROM.La concentracin ILS, que conforma partedel riego del Pad de alta ley, se incrementde 6 gpl a 8 gpl de In Frrico, tal como semuestra en el grfico 4, incrementando elpotencial electroqumico de riego al Pad 4de 440 mV a 480 mV.

  • 7/21/2019 Desafiaos Lixiviacion Sulfuros Secundarios Trasicionales Helbert_galdos

    8/12

    361

    Nota: El grfico 3 Muestra las concentraciones deCu+ y Fe+3 en la cosecha del Pad ROM 1

    Nota: El grfico 4. Muestra la concentracin deFe+3 por fuente (Pad ROM y Pad 1X).

  • 7/21/2019 Desafiaos Lixiviacion Sulfuros Secundarios Trasicionales Helbert_galdos

    9/12

    361

    Nota: El grfico 5. Muestra la concentracin deFe+3 en el riego Pad 4 y el Potencial electroqumicode la solucin de riego al Pad 4.

    Nota: El grfico 6. Muestra la concentracin deFe+3 en el riego y cosecha del Pad 4.

    Los grficos 4, 5, y 6 muestran lasvariaciones de concentraciones de Fe +3 enlas soluciones de avance al Heap leach,incrementando el potencial electroqumicode la solucin de riego, adems elconsumo e Fe +3 en el Heap leach, se ha

    incrementado de 2 gpl a 4 gpl.

    2.3 Porcentaje de ILS vs Raff en elRiego.-

    Las proporciones de Raff-ILS en el riegodel heap leach (Pad 4 A) sufrieronvariaciones a lo largo de la operacin,estas modificaciones se orientaron a

    mejorar la calificacin del lixiviante. A partir del ao 2008 hasta la fecha se haincrementado el porcentaje de cobre

  • 7/21/2019 Desafiaos Lixiviacion Sulfuros Secundarios Trasicionales Helbert_galdos

    10/12

    361

    insoluble en el mineral, es por ello que sedecidi realizar un cambio en la proporcinde Raff / ILS, dando preferencia alporcentaje de ILS en la solucin,modificndose las proporciones de 50%ILS / 50% Raff, a 75% ILS / 25% Raff, conesta modificacin, se obtuvieron dosmejoras importantes:

    Mejorar la calidad del lixiviante,incrementando el potencialelectroqumico de la solucin de riego. Lixiviar con soluciones ms limpias,ya que la solucin raff, contiene arrastrede orgnicos y diluyentes, mientras quela solucin ILS, al ser el producto de lalixiviacin ROM, su contenido de slidossuspendidos es reducida.

    Nota: El grfico 7. Muestra los flujos de ILS y Raff al riego Pad 4

    3 RESULTADOS

    Los resultados, producto de laimplementacin llevada a cabo, se puedenresumir bsicamente en 2 puntos que sedescriben a continuacin:

    3.1 Calidad del mineral (ndice delixiviabilidad) y recuperacin obtenida a1 ciclo de lixiviacin.-

    A 240 das de operacin (un ciclo delixivacin), resultados obtenidos delmuestreo de slidos, que se realiza, parahacer seguimiento de la recuperacin delmineral de lixiviacin.

  • 7/21/2019 Desafiaos Lixiviacion Sulfuros Secundarios Trasicionales Helbert_galdos

    11/12

    361

    Nota: El grfico 8. Recuperaciones por calidad demineral, antes y despus de los cambios llevadosa cabo en el Pad de lixiviacin.

    El grfico 8 relaciona la recuperacin a unciclo de lixiviacin (240 das de operacin),versus la calidad del mineral, que es dada

    para el ndice de lixiviabilidad (ver tringulos), y una segunda serie deresultados tomados despus del 2009. Deeste grfico podemos observar que por ejemplo si tomramos el intervalo en lasX, entre 0.7 y 0.75 de ndices desolubilidad, se ha obtenido una mejor recuperacin, despus del 2009, es decir privilegiando el In Frrico en la solucinde riego al Heap Leach Pad (Pad 4 A).

    Este mismo efecto es similar en cualquier perodo, lo que se indica entonces en laslneas de tendencia mostradas.

    3.2 Curva cintica proyectada a 3 ciclosde lixiviacin

    Mediante el uso del simulador de procesos(METSIM), y con los resultados de campoobtenidos por el muestreo se slidos,podemos constriur las cinticas derecuperacin proyectadas a 3 ciclos delixiviacin, para el caso se escogieron 2curvas que teniendo la misma calidad demineral (igual indice de solubilidad), poder la recuperacin a 3 ciclos de lixiviacin.

  • 7/21/2019 Desafiaos Lixiviacion Sulfuros Secundarios Trasicionales Helbert_galdos

    12/12

    361

    Nota: El grfico 9. Recuperaciones proyectadas a 3ciclos con el mismo ndice de lixiviabilidad.

    4 CONCLUSIONES

    4.1 Se puede considerar al proceso ROMen Dump Leaching, como un reactor generador productor de in frrico, ademsde un aporte de cobre al proceso. Estacualidad nos permite calificar nuestrassoluciones de riego, privilegiando lacantidad de ion ferrico que entre al riegodel Heap Leach Pad (Pad 4 A), El ionfrrico.

    4.2 El In Frrico se comporta como unfuerte oxidante, que ayuda a catalizar elproceso de lixiviacin, que de otra manerasera realizada en tiempos muy largos, loque hara, poco factible econmicamentehablando un proceso de lixiviacin en HeapLeach Pad; el poder contar con el recursoROM permite entregar al proceso, lacantidad necesaria de ion frrico paraasegurar que el proceso de lixiviacin sea

    rentable La siguiente tabla muestra losrequerimientos de consumo de frrico por unidad de cobre lixiviado.

    MINERAL CONSUMO DEFRRICO

    Calcosita (Cu2S) 1

    Bornita (Cu5FeS 2) 1.44

    Covelita (CuS) 1.6

    Calcopirita (CuFeS2) 3.2

    De la tabla podemos inferir que una mayor cantidad de Frrico en nuestro sistemapuede ayudar a lixiviar minerales muchomas refractarios, entonces resulta lgicopensar que el incremento de Ion Frrico enla solucin de riego, este atacando lafraccin de calcopirita que ha ido enaumento en los ltimos aos, estoexplicara el incremento en la recuperacinde minerales transicionales comparndolocon un mineral lixiviado con un mismondice de lixiviabilidad pero con otra calidad

    de lixiviante (mayor parte rafinato deextraccin por solventes).

    4.3 De los resultados obtenidos por elmuestreo podemos inferir que a pesar detener minerales de menor calidad a ser lixiviados, la recuperacin ha aumentadoen no menos de 1%, lo que permitemantener la produccin segn lopresupuestado.

    4.4 Otro efecto positivo que si bien escausado secundariamente por este cambioen la filosofa de riego, es que, al aumentar el flujo de ILS al riego al Pad 4 y disminuir la cantidad de rafinato, disminuy el

    taponamiento de goteros en el Heap LeachPad, esto se puede explicar, porque lassoluciones de percolacin del procesoROM, son mucho ms limpias que lassoluciones provenientes de extraccin por solventes, logrndose una disminucinconsiderable de los slidos en suspensinde la solucin de riego.

    REFERENCIASMuestreo de Slidos (Becker drill), base dedatos del Metalurgia Lixiviacin (1996-

    2011).Base datos historiador Intranet Lixiviacin

    Cerro Verde.Base de datos servidor PI System

    (Procesos Hidrometalrgicos).