Laboratorio de Procesos Hidrometalúrgicos Sem1 2014 Universidad de Santiago

Preparado por Ignacio Tapia y Paulina Cantellano

Introducción

La lixiviación por percolación (o en bateas) es utilizada desde inicios del Siglo XX, en la

industria del salitre y consiste en circular una solución, a través de un lecho de mineral, previamente

chancado. Se aplica principalmente a minerales de cobre, uranio, oro y plata que son fácilmente

solubles y que presentan buenas características de permeabilidad. El proceso puede durar entre 2

y 14 días, con

recuperaciones hasta del 90 %. Se realiza en una estructura con forma de paralelepípedo, el cual se

carga con mineral y se inunda con las soluciones de lixiviación. Aprovechando el fondo filtrante las

soluciones se recirculan, en sentido ascendente o descendente, para luego traspasar a las siguiente

batea. De esta manera las recirculaciones permiten subir el contenido de cobre en las soluciones

ricas, tanto como para enviarlas a recuperación electrolítica directa (caso de los primeros años de

operación de Chuquicamata).

Este sistema ha sido usado para tratar minerales oxidados de cobre desde 1915 en

Chuquicamata (con bateas de 45x34x6.5m) y, posteriormente, desde 1972 en La Cascada (con

bateas de 25x25x7 m), y desde 1961 en Mantos Blancos (con bateas de 20x20x7, 3m).

Lixiviación por percolación.

Este tipo de percolación funciona de manera que el líquido lixiviante atraviesa el material

chancado percolando a través de la mena extrayendo las especies de valor, ya sea por simple

disolución o reacciones químicas como puentes de transferencia.

Este tipo de lixiviación, se realiza en estanques o bateas las que generalmente son de concreto

reforzado, madera, acero inoxidable, fierro o fibra de vidrio. En los casos que se requiere los

estanques están recubiertos interiormente para ser protegidos de la corrosión que pueden provocar

las soluciones lixiviantes. Dicho estanque de lixiviación tiene un doble o falso fondo que consiste en

un entramado de tablones perforados, cubiertos con una tela sintética o fibra vegetal permeable,

que impide que los sólidos más finos lleguen hasta el fondo del estanque y que permite sólo el paso

de la solución, al actuar como un verdadero filtro. La tendencia era construir estanques de gran

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capacidad, es decir, de 5000 a 10000 ton. De carga, para evitar el exceso de manipulación de

materiales y reducir considerablemente los costos.

La disposición normal de los estanques de percolación es en línea (batería de bateas) con o

sin paredes comunes. En general, los estanques para el manejo de soluciones (acumulación solución

rica, solución ácida, solución.

Un costado de la batea sirve también a la batea contigua y así se cuenta con una serie de

bateas en línea, lo que permite usar un solo puente móvil en línea, para ejecutar la operación de

carguío mediante correas transportadora y un carro repartidor.

La percolación puede realizarse por:

- Pistón ascendente

- Pistón descendente

Si la solución entra por el fondo del estanque y rebalsa por arriba, el sistema es percolación

por pistón ascendente que es el método más común si el flujo de solución es continuo a través de

varios estanques. Si la solución entra por el fondo o por arriba del estanque pero se saca por el

fondo, el sistema es percolación por pistón descendente, que es el método más común si se emplea

el sistema batch o discontinuo.

La percolación por pistón ascendente expulsa hacia arriba las burbujas de aire que atrapan

a las oquedades (espacios huecos) de la carga, así como también los gases emanados de las

diferentes reacciones químicas, asegurando así un buen contacto entre la solución lixiviante y el

mineral, manteniendo también la carga esponjada.

La percolación por pistón descendente dificulta la salida de estos gases, ero favorece el

movimiento natural de las soluciones concentradas desde las capas superiores a las inferiores.

Mantiene la carga apretada, lo que significa un inconveniente.

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Unidades Percolantes.

Estanques.

Pilas o montones.

1.-Estanques: Instalaciones construidas en concreto armado, planchas de fierro o bien de

manera según el lixiviante a utilizar en la lixiviación y las condiciones térmicas del trabajo. La forma

varía desde un paralelepípedo, un cubo o en forma de cilindro.

Estos estanques se alimentan a través de correas transportadoras ajustables y montadas en puentes

deslizables sobre los estanques.

A una distancia aproximada de uno 20 o 40 cm, desde el fondo del estanque según su

capacidad, se coloca un fondo falso o CRINOLINA. La crinolina es una plataforma con paneles

perforados. En nuestro caso de minerales oxidadas esta crinolina esta hecha de madera con una

serie de canales dispuestos en forma paralela uno del otro, con una profundidad hasta la mitad del

tablón.

En la parte superior de la Crinolina se dispone de una tela filtrante colocada en paneles para

dar facilidad a la limpieza. La tela filtrante mas empleada para las soluciones acidas, es la fabricada

a base de fibras de coco. En la actualidad se le ha remplazado por tejidos hechos de plásticos.

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Control de la lixiviación:

Se debe tener un estricto control de los siguientes parámetros:

- Volumen de “Caldos” extraídos en cada etapa (Lts)

- Concentración, especie de valor (g/l)

- Peso de la mena contenida en el estanque (T)

- Ley de cabeza en %

A través de un estricto control de estos factores, se conoce el instante en que la unidad ha entregado

una recuperación económicamente satisfactoria y se procede a la etapa final de lavado. (Esta etapa

de lavado se realiza para arrastrar las soluciones liquidas arrastradas entre el material)

Ilustración 1 Bateas de operación de Minera Mantos Blancos

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Ciclos de percolación.

El proceso de percolación se realiza normalmente en contracorriente, es decir donde el

mineral fresco se encuentra con soluciones viejas y el mineral viejo con soluciones frescas. Un ciclo

de lixiviación consiste entonces en la organización de etapas de carga, lixiviación, lavado y descarga

del mineral. Las características particulares del ciclo en cada caso dependerán de las características

del mineral, velocidad de disolución, tamaño de partículas, etc. La idea del ciclo en contracorriente

es agotar el mineral "por cansancio", es decir que minerales parcialmente disueltos sean atacados

por soluciones de lixiviación frescas. Es decir, al avanzar la solución de lixiviación más enriquecida

en especies de valor, ésta se encuentra con un mineral no procesado

Supongamos que contamos con una batería de 6 estanques cargados con mineral sin ningún

procesamiento.

Introducimos la solución lixiviante en 1, se circula por un tiempo dado experimentalmente,

esta solución luego pasa al estanque dos, mientras que en el 1 se introduce una solución fresca.

Mientras la primera solución pasa del 2 al 3 y así hasta el 4. Cuando el 1 está listo, la solución fresca

entra en el 2 y se pone en funcionamiento el 5. El proceso contempla la incorporación de un

estanque cada 24 horas de ciclo.

Ejemplo de un ciclo de percolación en Potrerillos.

Carga : 1 día

Lixiviación: 6 días

Lavado: 1 día

Descarga: 1 día.

Tiempo total de ciclo de percolación: 9 días.

2.- Pilas o montones: Aplicado principalmente a menas con baja ley y cuando los yacimientos

están ubicados en zonas o condiciones inhóspitas y muy alejados de los centros. Se practica para

grandes tonelajes con el propósito de hacerla más económica.

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Se apila la mena sobre un piso impermeable e inclinado, en forma de pirámide truncada. En

la parte superior de hacen una serie de pozos bajos y en estos se introduce la solución lixiviante. La

percolación aquí ocurre por pistón ascendente y en su camino se verifica su lixiviación.

Las soluciones al llegar al piso, escurren hacia los pozos colectores donde son reciclados hacia la pila

por medio de bombas.

La lixiviación en pilas se ha utilizado con gran éxito en menas con especies muy solubles

(Chalcantita). Teniendo como principal ventaja su economía, ya que sus instalaciones son mínimas.

Al agotarse la pila esta puede o no aprovecharse dependiendo de los costos de transporte.

Si la pila tiene alto tonelaje, aparecen inconvenientes como el requerimiento de una gran superficie

impermeable (en la cual, asegurar su consistencia no siempre es de bajo costo) y el requerimiento

de un trafico de vehículos sobre la carga lo que ocasiona un compactamiento de esta, dificultando

más tarde la buena percolación de las soluciones a través del material.

Ventajas de la Percolación.

No se requiere de etapas de molienda y separación sólido-líquido.

Las etapas de lixiviación y lavado cuentan con estanques de almacenamiento intermedios,

lográndose más flexibilidad que en un proceso continuo.

Se obtienen soluciones concentradas que pueden ir directamente a EO. Esto es debido a la

baja relación sólido/líquido.

Los costos de inversión y operación son más altos que los de la lixiviación insitu, en

botaderos, en pilas, pero menores que en la agitación.

Desventajas de la Percolación

Es un proceso batch, al no ser continuo se forman reacciones indeseables.

La recuperación máxima es de 65-90 %.

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La aplicación es limitada a minerales con contenido de finos. (En algunos casos podrá

aglomerarse el mineral).

Se requiere más entrenamiento de operadores, el sistema tiene poca automatización

Desarrollo Experimental.

A nivel experimental, se llevara a cabo la experiencia de lixiviación por percolación a nivel de

laboratorio. Para esto se llevaran a cabo cada uno de los procesos que esto involucra (carga,

contacto solución lixiviante, lavado y descarga)

Caracterizar el mineral:

Se pesa con exactitud alrededor de 4 Kg de mineral oxidado, previamente caracterizado. El

mineral debe tener una granulometría aproximada de 1/4”.

Preparación Solución lixiviante:

Determinar la cantidad de ácido necesario, de acuerdo a las leyes y al consumo del mineral.

Se prepara la solución lixiviante necesaria, considerando su dilución.

Preparar la solución de acuerdo a las cantidades determinadas, teniendo siempre la

precaución de vaciar siempre el ácido sobre el agua.

Carga:

Cargar la columna de lixiviación colocando las menas gruesas en el fondo y las finas encima,

aglomeradas con agua en una cantidad del 5% del peso del material.

Lixiviación:

Agregar solución dejando unos 200 cc para cebar la bomba

Cebar la bomba y hacerla funcionar

Tomar 25 cc de muestra cada 24 Hr.

Al completar 72 horas de tratamiento se detiene la bomba, se retira

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la solución rica y se mide su volumen. (Descarga)

Lavado:

Hace un lavado con 3 litros de agua, dejando en circulación por 24 horas, al cabo del cual

de retira la solución y se mide. Tomar muestras

Hacer un segundo lavado en las mismas condiciones del anterior, De acuerdo a la ley,

determinar si es necesario un tercer lavado.