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UNASAM FIMGM INGENIERIA DE MINAS MINERIA Y MEDIO AMBIENTE GUIA DE LIXIVIACION GALNA CHINCHAY PATRICIO

UNASAMFIMGMINGENIERIA DE MINASMINERIA Y MEDIO AMBIENTEGUIA DE LIXIVIACIONGALAN CHINCHAY PATRICIO

OBJETIVOSEl presente trabajo tiene como objetivo servir de gua en el desarrollo, construccin y operacin de proyectos de lixiviacin en el Per. Este trabajo de investigacin incluye informacin acerca de las opciones de esquema de proyectos de lixiviacin, hidrologa superficial y balance de agua, locacin de instalaciones de lixiviacin, almacenamiento de soluciones de lixiviacin, diseo y operaciones, monitoreo operativo.HISTORIALa tecnologa actual de lixiviacin de metales preciosos se ha desarrollado ampliamente desde mediados de la dcada del 70Sin embargo, es en los ltimos 20 aos que la lixiviacin se ha desarrollado hasta llegar a ser un mtodo eficiente para tratar el oro oxidado y los minerales de plata. La lixiviacin en pilas es una tcnica muy antigua para extraer cobre. La primera operacin registrada de cobre a gran escala mediante lixiviacin fue en Ro Tinto, Espaa aproximadamente en 1752.LIXIVIACIONLa palabralixiviacinviene del latn: Lixivia, -ae sustantivo femenino que significaleja. Los romanos usaban este trmino para referirse a los jugos que destilan las uvas antes de pisarlas, o las aceitunas antes de molerlas. En la actualidad, se denomina lixiviacin, al lavado de una sustancia pulverizada para extraer las partes solubles. Se denomina tambin a una de las formas de obtener oro, para ellos se usa la lixiviacin con cianuro a la mena de oro para purificarlo. PRCTICAS ACTUALES Y FUTURAS DE LIXIVIACIN EN PILAS EN EL PERLa lixiviacin en pilas se emplea en todo el Per para la produccin de metales preciosos y cobre.Se emplean tcnicas de construccin de capas impermeabilizadas tanto expansivas como reutilizables.Las tcnicas de lixiviacin en pilas brindan la oportunidad de extraer productos de los minerales de ley anteriormente marginales.

DISEO DE PROYECTOS DE LIXIVIACION EN PILAS Y BOTADEROSMINA/DEPSITO DE MINERALESEl material que va a ser lixiviado en cualquier locacin particular puede obtenerse de varias fuentes, tales como mineral recientemente minado, mineral de baja ley anteriormente almacenado, roca estril mineralizada y/o residuos/relaves de flotacin.La mayora de proyectos de lixiviacin en operacin incluyen mineral recientemente minado extrado de minas a tajo abierto.2. PREPARACIN DEL MINERALLos principales objetivos de la preparacin del mineral para la lixiviacin radican en producir un mineral suficientemente fino que permita el contacto de la solucin con los metales y lograr un mineral suficientemente permeable y estable que permita una adecuada velocidad de percolacin a travs de la pila.

3. PILA Y CAPA IMPERMEABILIZADACada instalacin de lixiviacin es nica y el diseo de las pilas y capas impermeabilizadas requieren la combinacin de varios factores influyentes:el tipo y origen del mineral.Metalurgia.Lixiaviabilidad.topografa del lugar.caractersticas geotcnicas y geohidrolgicas del lugar.clima del mismo. La colocacin del mineral en las pilas puede realizarse mediante diversos mtodos, dependiendo principalmente de la naturaleza del mineral. Los mtodos varan desde descarga y nivelacin con un bulldozer, hasta la colocacin mediante cargadores frontales y el apilamiento con fajas transportadoras.

4. APLICACIN DE SOLUCIONES/RECOLECCIN DE SOLUCIONESLa solucin de lixiviacin es transportada desde la poza de soluciones gastadas o de refinado hacia las pilas a travs de un sistema de tuberas. Generalmente, se requiere un sistema de bombeo que proporcione suficiente presin para la aplicacin de aspersores o riego por goteo del lixiviante.

Las soluciones de lixiviacin cargadas se recolectan de las pilas a travs del sistema de tuberas y/o una capa de recoleccin de lixiviado de alta permeabilidad. Las tuberas de drenaje pueden conectarse directamente con un sistema de tuberas a la poza de solucin cargada, o la solucin puede ser transportada a travs de un canal/zanja de recoleccin.

5. CONTENCIN DE SOLUCIN DE LIXIVIACIN CARGADALa poza de solucin de lixiviacin cargada est conectada directamente a las pilas. Generalmente, se emplea un sistema de revestimiento similar al que se utiliza para la poza de solucin gastada. Frecuentemente, se requiere un revestimiento de baja permeabilidad a fin de contener la solucin con los valores econmicos as como eliminar el posible impacto ambiental causado por fugas de solucin. 6. CIRCUITO DE RECUPERACIN DEL METALLa recuperacin de metales preciosos puede realizarse mediante un proceso de precipitacin con polvo de zinc o mediante la adsorcin con carbn activado.

7. CONTENCIN DE SOLUCIN GASTADALa solucin debe ser contenida por motivos econmicos (ajuste qumico, ajuste del agua, etc.), y para minimizar los posibles riesgos ambientales.Se han utilizado contenciones tales como los tanques; sin embargo, dichas alternativas generalmente son ms apropiadas para pequeas operaciones donde los volmenes de solucin no son grandes.

LOCACIONES DE LIXIVIACION EN PILASCARACTERIZACIN DE LA LOCACIN

El objetivo de la caracterizacin de locaciones consiste en identificar y evaluar las condiciones de los cimientos y los materiales, las condiciones geohidrolgicas de la locacin y la disponibilidad de materiales prestados.OBSERVACIN Y RECONOCIMIENTO DE LA SUPERFICIE.Se requiere la recoleccin y las pruebas de las muestras con el fin de caracterizar los posibles materiales de construccin y cimientos.

CARACTERIZACIN DE LA GANGAEl objetivo de la caracterizacin de la ganga consiste en identificar los constituyentes que puedan ocasionar impactos en la calidad del agua durante las operacionesPELIGROS GEOLGICOSDurante la localizacin de las instalaciones, es importante identificar y evaluar los peligros geolgicos (tales como desprendimiento de tierras, fallas activas, etc.) que podran tener un impacto sobre la integridad de las estructuras e instalaciones que contienen las soluciones del proceso.

HIDROLOGIA SUPERFICIAL Y BALANCE DE AGUALas consideraciones sobre hidrologa superficial y balance de agua son especficas del lugar. La ubicacin del lugar determina las condiciones climticas mientras que la disposicin del lugar determina la necesidad de una desviacin del agua superficial u otras opciones para el manejo del agua. FISIOGRAFA Y CLIMA DEL PERLas caractersticas geogrficas del Per estn entre las ms variadas de cualquier pas del mundo y pueden afectar profundamente el desarrollo de esquemas y diseos de proyectos de lixiviacin en pila.

HIDROLOGA SUPERFICIALExisten dos tipos de procesos de escorrenta de precipitacin que resultan importantes al disear instalaciones de lixiviacin en pila. El primero es un caso intenso, a corto plazo, de precipitacin intensa o deshielo de nieve que ocurre en un perodo de unos cuantos minutos u horas, provocando inundaciones que pueden provocar daos de erosin y rebose de las pozas y diques de contencin.

IMPACTOS AMBIENTALES POTENCIALESalteracin superficial causada por los caminos de acceso, hoyos y fosas de prueba, y preparacin del sitio.polvo atmosfrico proveniente del trfico, chancado, etc.ruido y emisiones de la operacin de los equipos a disel.alteracin del suelo y la vegetacin, ros, drenajes, humedales, recursos culturales o histricos, y acuferos de agua fretica

MONITOREO EN EL PROCESO DE LIXIVIACIONEn las operaciones in situ, los requerimientos de monitoreo incluyen los pozos de monitoreo en el permetro (especialmente cuesta abajo), entrada y salida del lixiviador, pruebas de los pozos (presin, sellado adecuado) y vigilancia visual para detectar los derrames o fugas de lixiviador (poliductos, puntos de transferencia, y tanques de almacenamiento).Operacin de vlvulas: con este sistema es posible controlar y operar la vlvula de control de riego.

Monitoreo de Presiones: En un primer nivel, con un sensor de presin a la entrada del mdulo de riego, es posible verificar la presin regulada por la vlvula de control de riego, es decir, la presin real de trabajo. En un segundo nivel se agrega otro sensor de presin para conocer la cada de presin debido al consumo de las lneas de emisores del mdulo de riego.Variables de proceso: Monitoreo de pH, O2gaseoso, y temperatura (T). Para esto se utilizan sensores dentro del lecho de pila para cada una de estas variables. Estos se instalan junto con la construccin de la pila.

Nivel fretico: En el proceso de riego y lixiviacin es importante conocer el nivel fretico en la base de la pila y el perfil de mojamiento de la pila. Esta variable es monitoreada con un instrumento que mide el contenido de fluido a distintas profundidades.Caudal: caudal instantneo real y acumulado del mdulo de riego medido con un caudalmetro, en cada sector de riego

EVALUACIONES DEL BALANCE DE AGUA El balance de agua de una operacin de lixiviacin en pila implica dos componentes principales. Estos son el circuito del proceso y el circuito natural del agua. El circuito del proceso es el flujo de fluidos del proceso relativamente constante y predecible a travs del sistema. Incluye agua de reposicin, adicin de reactivos y requerimientos de la solucin operante. En algunos casos, puede requerirse una purga a fin de mantener la adecuada calidad del agua. El ciclo natural del agua se sobre impone al circuito del proceso e incluye la variacin aleatoria en el tiempo de precipitacin y/o deshielo de nieve y prdidas por evaporacin.ESTABILIDAD DE LAS PILASEl objetivo de determinar la estabilidad de las pilas consiste en desarrollar un diseo para la instalacin de lixiviacin en pila de forma que se mantenga la estabilidad contra los deslizamientos. La estabilidad de una pila es una consideracin muy importante puesto que la inestabilidad podra provocar la rasgadura del sistema de revestimiento y por tanto la prdida de contencin. La estabilidad de una pila est determinada por la resistencia al corte de la interface ms dbil o a veces por los materiales dbiles de cimentacin.

Los principales tems que afectan el anlisis de la estabilidad son: La geometra de la seccin que es analizada.Los esfuerzos cortantes y/o resistencias friccionales de los materiales. Las condiciones de presin de agua de los poros en la pila y cimientos.Tomando como base los anlisis de equilibrio lmite, el siguiente factor limitante de seguridad generalmente se utiliza en las instalaciones de lixiviacin en pila:Anlisis esttico de las estructuras de tierra (no componentes sintticos). El factor de seguridad recomendado es 1,5. Anlisis de estabilidad esttica de las estructuras donde se efectuaron pruebas especficas del lugar en interfaces dbiles compuestas por materiales hechos a mano y construccin bien controlada (por ejemplo: revestimiento de arcilla). El factor de seguridad recomendado es 1,3. DIMENCIONAMIETO DE UNA PILA DE LIXIVIACIONDATOS:Tonelaje : 350 000TMS Ley : 1.4 % Cu Recuperacin : 80% Altura de la pila (h) : 8 (m)Densidad del mineral :2.4 (ton/m3) Tiempo del ciclo de lixiviacin :30 dasAngulo de reposo del mineral : 40BbaAhEl volumen de una pila de base rectangular, esta dado por: Donde: Reemplazando se obtiene: Considerando que B=n*A. se tiene: Reemplazando los valores: Resolviendo la ecuacin cuadrtica se tiene: Las otras dimensiones son: 252.9 m233.8 m65.2 m84.3 mDIMENCIONAMIETO DEL SISTEMA DE RIEGODeterminacin del rea de riego: Donde: Reemplazando tenemos: Riego con solucin de refino:La expresin del caudal que riega con la solucin de refino, esta dada por: Donde: Triego : tasa de riego = 19.8 ((L/h)/m2) Reemplazando los valores se tiene: Por efectos de perdida al caudal se le suma un 10%: Ahora calculamos el volumen de solucin de refino que se utilizara durante los 30 das de riego: Por efectos de perdida al caudal se le suma un 10%: En este caso utilizaremos el cianuro:Precio del cianuro: 4 $/Kg Para lo cual calculamos la cantidad de cianuro que se va a utilizar:COSTO DE LA SOLUCION DE REFINOCalculamos el costo total del cianuro:Precio del cianuro: 4 $/Kg PROCESO DE LIXIVIACION DE COBREPrimera etapa:Lixiviacin en pilasChancado:El material que se extrae de la mina,principalmente a tajo abierto, que contiene minerales oxidados de cobre, es fragmentado mediante el chancado primario y secundario, para obtener un tamao mximo de1,5 a0,75 pulgadas. Formacin de la pila:el materialchancado es llevado mediante fajas transportadoras hacia el lugar donde se efectuara la formacin de la pila. En este trayecto el material es sometido a una primera irrigacin con una solucin de agua y cido sulfrico, conocido como proceso de curado, de manera de iniciar ya en el camino el proceso de sulfatacin del cobre contenido en los minerales oxidados. En su destino, el mineral es descargado mediante un equipo esparcidor gigantesco, que lo va depositando ordenadamente formando un terrapln continuo de6 a8 mde altura: la pila de lixiviacin. Sobre esta pila se instala un sistema de riego por goteo y aspersores que van cubriendo toda el rea expuesta. Bajo las pilas de material a lixiviar se instala previamente una membrana impermeable sobre la cual se dispone un sistema de drenes (tuberas ranuradas) que permiten recoger las soluciones que se infiltran a travs del material.Sistema de riego:A travs del sistema de riego por goteo y de los aspersores, se viertelentamente una solucin cida de agua con cido sulfrico en la superficie de las pilas. La solucin disuelve el cobre contenido en los minerales oxidados, formando una solucin de sulfato de cobre, que es recogida por el sistema de drenaje y llevada fuera del sector de las pilas en canaletas impermeabilizadas.

Segunda etapa:Extraccin por solventeEn esta etapa la solucin que procede de las pilas de lixiviacin, se libera de residuos o impurezas y se concentra su contenido de cobre, pasando de 9gpl a 45gpl, mediante una extraccin inica.

Para extraer el cobre de la solucin PLS, sta se mezcla con una solucin de parafina y resina orgnica. La resina atrapa los iones de cobre (CU+2) en forma selectiva, obtenindose por un lado un complejo resina-cobre y por otro una solucin empobrecida en cobre que se denomina refino, la cual es reutilizada en el proceso de lixiviacin y es recuperada en las soluciones que se obtienen del proceso.

El compuesto de resina-cobre es tratado en forma independiente con una solucin electrolitorica en cido, el que provoca la descarga del cobre desde la resina hacia el electrolito, mejorando la concentracin del cobre en esta solucin llegando hasta los 45gpl. Esta es la solucin que se lleva a la planta de electro-obtencin.

CONCLUSIONESPara proceso de lixiviacin se realizan diversos estudios, tales como el nivel fretico, la topografa de la zona, etc.La lixiviacin es un proceso hidrometalrgico, en lo cual este proceso se basa en que los minerales oxidados son sensibles al ataque de soluciones cidas.Es muy importante tener en cuenta la estabilidad de las pilas de lixiviacin, para evitar posibles deslizamiento, de esta manera prevenimos un impacto al medio ambiente.

GRACIAS !!!