Lixiviacion hasta electroobtencion
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Primera etapa: lixiviación en pilas La lixiviación es un proceso hidrometalúrgico que permite obtener el cobre de los minerales oxidados que lo contienen, aplicando una disolución de ácido sulfúrico y agua. Este proceso se basa en que los minerales oxidados son sensibles al ataque de soluciones ácidas.¿Cómo se realiza el proceso?
a) Chancado: el material extraído de la mina (generalmente a rajo abierto), que contiene minerales oxidados de cobre, es fragmentado mediante chancado primario y secundario (eventualmente terciario), con el objeto de obtener un material mineralizado de un tamaño máximo de 1,5 a ¾ pulgadas. Este tamaño es suficiente para dejar expuestos los minerales oxidados de cobre a la infiltración de la solución ácida.
b)Formación de la pila: el material chancado es llevado mediante correas transportadoras hacia el lugar donde se formará la pila. En este trayecto el material es sometido a una primera irrigación con una solución de agua y ácido sulfúrico, conocido como proceso de curado, de manera de iniciar ya en el camino el proceso de sulfatación 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 terraplén continuo de 6 a 8 m de altura: la pila de lixiviación. Sobre esta pila se instala un sistema de riego por goteo y aspersores que van cubriendo toda el área expuesta.
Bajo las pilas de material a lixiviar se instala previamente una membrana impermeable sobre la cual se dispone un sistema de drenes (tuberías ranuradas) que permiten recoger las soluciones que se infiltran a través del material.
c) Sistema de riego: a través del sistema de riego por goteo y de los aspersores, se vierte lentamente una solución ácida de agua con ácido sulfúrico en la superficie de las pilas. Esta solución se infiltra en la pila hasta su base, actuando rápidamente. La solución disuelve el cobre contenido en los minerales oxidados, formando una solución de sulfato de cobre, la que es recogida por el sistema de drenaje, y llevada fuera del sector de las pilas en canaletas impermeabilizadas.
El riego de las pilas, es decir, la lixiviación se mantiene por 45 a 60 días, después de lo cual se supone que se ha agotado casi completamente la cantidad de cobre lixiviable. El material restante o ripio es transportado mediante correas a botaderos donde se podría reiniciar un segundo proceso de lixiviación para extraer el resto de cobre.
¿Qué se obtiene del proceso de lixiviación?
De la lixiviación se obtienen soluciones de sulfato de cobre (CUSO4) con concentraciones de hasta 9 gramos por litro (gpl) denominadas PLS que son llevadas a diversos estanques donde se limpian eliminándose las partículas sólidas que pudieran haber sido arrastradas. Estas soluciones de sulfato de cobre limpias son llevadas a planta de extracción por solvente.
Segunda etapa: extracción por solvente (SX)
En esta etapa la solución que viene de las pilas de lixiviación, se libera de impurezas y se concentra su contenido de cobre, pasando de 9gpl a 45 gpl, mediante una extracción iónica.¿Cómo se hace?Para extraer el cobre de la solución PLS, ésta se mezcla con una solución de parafina y resina orgánica. La resina de esta solución captura los iones de cobre (CU+2) en forma selectiva. De esta reacción se obtiene por un lado un complejo resina-cobre y por otro una solución empobrecida en cobre que se denomina refino, la que se reutiliza en el proceso de lixiviación y se recupera en las soluciones que se obtienen del proceso.
El compuesto de resina-cobre es tratado en forma independiente con una solución electrolito rica en ácido, el que provoca la descarga del cobre desde la resina hacia el electrolito (solución), mejorando la concentración del cobre en esta solución gasta llegar a 45 gpl. Esta es la solución que se lleva a la planta de electroobtención.Tercera etapa: Electroobtención (EW)
Esta etapa corresponde al desarrollo de un proceso electrometalúrgico mediante el cual se recupera el cobre disuelto en una solución concentrada de cobre.
¿Cuál es el objetivo? Mediante el proceso de electroobtención se recupera el cobre de una solución electrolito concentrado para producir cátodos de alta pureza de cobre (99, 99%) muy cotizados en el mercado.
¿Cómo se hace? La solución electrolítica que contiene el cobre en forma de sulfato de cobre es llevada a las celdas de electroobtención que son estanques rectangulares, que tienen dispuestas en su interior y sumergidas en solución, unas placas metálicas de aproximadamente 1 m2 cada una.
cátodo. Los ánodos son placas de plomo que hacen las veces de polo positivo, ya que por éstos se introduce la corriente eléctrica, en tanto que los cátodos son placas de acero inoxidable, que corresponde al polo negativo, por donde sale la corriente.
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El proceso de lixiviación en Minera Spence S.A. se realiza en pilas del tipo dinámico o removibles de 10 m de altura, con mineral oxidado o sulfurado según la campaña que corresponda por programa minero. Para el caso del material ROM se hacen dos plataformas estáticas de mineral de 15 m cada una, una sobre la otra.
El ciclo para mineral oxidado considera 285 días entre el carguío y descarga de cada parcela del módulo de los cuales se consideran 264 días de riego efectivo. La tasa de riego es 16 L/h*m2
Cada módulo dinámico de oxido está emplazado en un área de 137.500 m2 aproximadamente,. Se considera una pila de oxido para construir cuatro módulos puestos en dos sectores, cada uno de los cuales tiene dos módulos, y cada sector está separado por un pasillo de 90 m de ancho, el que por un lado tiene las canaletas colectoras de un sector de módulos y por el otro lado las matrices de alimentación de Refino, DPLS o ILS al módulo.
En la planta de extracción por solventes (SX) se desarrolla la operación que transfiere selectivamente cobre, desde las soluciones impuras provenientes de lixiviación, hacia el electrolito que abastece la planta de electro-obtención.
El mecanismo de transferencia selectiva es el intercambio iónico líquido (SX). Este proceso físico-químico se desarrolla en equipos denominados mezcladores-decantadores (decantadores), y emplea como vehículo de transferencia un fluido denominado orgánico.
Los trenes de SX están configurados para procesar solución lixiviante alimentada a la planta desde dos fuentes independientes, en forma simultánea y por separado. Ésta característica de diseño permite a la planta procesar los diferentes ciclos de caudal previstos para los dos circuitos diferentes de lixiviación, que procesan por separado el uno minerales oxidados, y el otro minerales sulfurados.
Descripción de la Planta de Electro-obtención y Manejo de Cátodos
En la planta de electro-obtención (EO) se desarrollan las operaciones de producción del cobre sólido alimentado desde la planta de extracción por solventes (SX). El cobre sólido es manipulado en forma mecanizada hasta su almacenamiento en patio, para posterior transporte fuera de las instalaciones de la mina Spence.
El cobre es producido mediante la electro-obtención, proceso electro-químico que se desarrolla en estanques denominados celdas, provistas de pares de electrodos y por las cuales circula un electrolito de alta pureza..
El electrolito descargado es el electrolito circulante de retorno. Al abandonar las celdas su temperatura es de hasta 50 °C, valor que mantiene al ser impulsado de retorno al proceso SX, hasta el intercambio de calor con el electrolito cargado.
El electrolito cargado debe tener una temperatura mínima que evite la precipitación de sulfato de cobre en el fluido; esta temperatura depende de la concentración de cobre y ácido.
a) Chancado: el material extraído de la mina (generalmente a rajo abierto), que contiene minerales oxidados de cobre, es fragmentado mediante chancado primario y secundario (eventualmente terciario), con el objeto de obtener un material mineralizado de un tamaño máximo de 1,5 a ¾ pulgadas. Este tamaño es suficiente para dejar expuestos los minerales oxidados de cobre a la infiltración de la solución ácida.
b)Formación de la pila: el material chancado es llevado mediante correas transportadoras hacia el lugar donde se formará la pila. En este trayecto el material es sometido a una primera irrigación con una solución de agua y ácido sulfúrico, conocido como proceso de curado, de manera de iniciar ya en el camino el proceso de sulfatación 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 terraplén continuo de 6 a 8 m de altura: la pila de lixiviación. Sobre esta pila se instala un sistema de riego por goteo y aspersores que van cubriendo toda el área expuesta.
Bajo las pilas de material a lixiviar se instala previamente una membrana impermeable sobre la cual se dispone un sistema de drenes (tuberías ranuradas) que permiten recoger las soluciones que se infiltran a través del material.
c) Sistema de riego: a través del sistema de riego por goteo y de los aspersores, se vierte lentamente una solución ácida de agua con ácido sulfúrico en la superficie de las pilas. Esta solución se infiltra en la pila hasta su base, actuando rápidamente. La solución disuelve el cobre contenido en los minerales oxidados, formando una solución de sulfato de cobre, la que es recogida por el sistema de drenaje, y llevada fuera del sector de las pilas en canaletas impermeabilizadas.
El riego de las pilas, es decir, la lixiviación se mantiene por 45 a 60 días, después de lo cual se supone que se ha agotado casi completamente la cantidad de cobre lixiviable. El material restante o ripio es transportado mediante correas a botaderos donde se podría reiniciar un segundo proceso de lixiviación para extraer el resto de cobre.
¿Qué se obtiene del proceso de lixiviación?
De la lixiviación se obtienen soluciones de sulfato de cobre (CUSO4) con concentraciones de hasta 9 gramos por litro (gpl) denominadas PLS que son llevadas a diversos estanques donde se limpian eliminándose las partículas sólidas que pudieran haber sido arrastradas. Estas soluciones de sulfato de cobre limpias son llevadas a planta de extracción por solvente.
Segunda etapa: extracción por solvente (SX)
En esta etapa la solución que viene de las pilas de lixiviación, se libera de impurezas y se concentra su contenido de cobre, pasando de 9gpl a 45 gpl, mediante una extracción iónica.¿Cómo se hace?Para extraer el cobre de la solución PLS, ésta se mezcla con una solución de parafina y resina orgánica. La resina de esta solución captura los iones de cobre (CU+2) en forma selectiva. De esta reacción se obtiene por un lado un complejo resina-cobre y por otro una solución empobrecida en cobre que se denomina refino, la que se reutiliza en el proceso de lixiviación y se recupera en las soluciones que se obtienen del proceso.
El compuesto de resina-cobre es tratado en forma independiente con una solución electrolito rica en ácido, el que provoca la descarga del cobre desde la resina hacia el electrolito (solución), mejorando la concentración del cobre en esta solución gasta llegar a 45 gpl. Esta es la solución que se lleva a la planta de electroobtención.Tercera etapa: Electroobtención (EW)
Esta etapa corresponde al desarrollo de un proceso electrometalúrgico mediante el cual se recupera el cobre disuelto en una solución concentrada de cobre.
¿Cuál es el objetivo? Mediante el proceso de electroobtención se recupera el cobre de una solución electrolito concentrado para producir cátodos de alta pureza de cobre (99, 99%) muy cotizados en el mercado.
¿Cómo se hace? La solución electrolítica que contiene el cobre en forma de sulfato de cobre es llevada a las celdas de electroobtención que son estanques rectangulares, que tienen dispuestas en su interior y sumergidas en solución, unas placas metálicas de aproximadamente 1 m2 cada una.
cátodo. Los ánodos son placas de plomo que hacen las veces de polo positivo, ya que por éstos se introduce la corriente eléctrica, en tanto que los cátodos son placas de acero inoxidable, que corresponde al polo negativo, por donde sale la corriente.
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El proceso de lixiviación en Minera Spence S.A. se realiza en pilas del tipo dinámico o removibles de 10 m de altura, con mineral oxidado o sulfurado según la campaña que corresponda por programa minero. Para el caso del material ROM se hacen dos plataformas estáticas de mineral de 15 m cada una, una sobre la otra.
El ciclo para mineral oxidado considera 285 días entre el carguío y descarga de cada parcela del módulo de los cuales se consideran 264 días de riego efectivo. La tasa de riego es 16 L/h*m2
Cada módulo dinámico de oxido está emplazado en un área de 137.500 m2 aproximadamente,. Se considera una pila de oxido para construir cuatro módulos puestos en dos sectores, cada uno de los cuales tiene dos módulos, y cada sector está separado por un pasillo de 90 m de ancho, el que por un lado tiene las canaletas colectoras de un sector de módulos y por el otro lado las matrices de alimentación de Refino, DPLS o ILS al módulo.
En la planta de extracción por solventes (SX) se desarrolla la operación que transfiere selectivamente cobre, desde las soluciones impuras provenientes de lixiviación, hacia el electrolito que abastece la planta de electro-obtención.
El mecanismo de transferencia selectiva es el intercambio iónico líquido (SX). Este proceso físico-químico se desarrolla en equipos denominados mezcladores-decantadores (decantadores), y emplea como vehículo de transferencia un fluido denominado orgánico.
Los trenes de SX están configurados para procesar solución lixiviante alimentada a la planta desde dos fuentes independientes, en forma simultánea y por separado. Ésta característica de diseño permite a la planta procesar los diferentes ciclos de caudal previstos para los dos circuitos diferentes de lixiviación, que procesan por separado el uno minerales oxidados, y el otro minerales sulfurados.
Descripción de la Planta de Electro-obtención y Manejo de Cátodos
En la planta de electro-obtención (EO) se desarrollan las operaciones de producción del cobre sólido alimentado desde la planta de extracción por solventes (SX). El cobre sólido es manipulado en forma mecanizada hasta su almacenamiento en patio, para posterior transporte fuera de las instalaciones de la mina Spence.
El cobre es producido mediante la electro-obtención, proceso electro-químico que se desarrolla en estanques denominados celdas, provistas de pares de electrodos y por las cuales circula un electrolito de alta pureza..
El electrolito descargado es el electrolito circulante de retorno. Al abandonar las celdas su temperatura es de hasta 50 °C, valor que mantiene al ser impulsado de retorno al proceso SX, hasta el intercambio de calor con el electrolito cargado.
El electrolito cargado debe tener una temperatura mínima que evite la precipitación de sulfato de cobre en el fluido; esta temperatura depende de la concentración de cobre y ácido.