I NF ORME DE LAB ORATORI RATORI O N° 2
“Lixiviación por Agitación” CARRERA:
Ingeniería Civil Metalúrgica
INTERANTES:
Romina Espinoza Malcom Isla Katherine Silva
PROFESOR:
Jaime Tapia
AYUDANTE:
Ronny Lara
FECHA:
11/05/2017
Sumario:
En el presente informe de laboratorio se analizó el P roceso de Lixiviación Agitada, donde se requiere conocer y evaluar los efectos de las variables más incidentes, obtener y comprender co mprender a través de los cálculos y medición de ciertos parámetros las curvas cinéticas de extracción del metal de interés.
Se trabajó en base a pruebas con distintas variables (porcentaje de sólido, temperatura, dosificación de ácido, velocidad de agitación y tamaño de partículas). Para cada variable se obtuvieron resultados en base a su teoría. Como en la extracción de cobre que se trabajó en un pH entre 0 y 3. En cuanto a la granulometría del mineral es evidente que se debe trabajar con mineral fino a 100% #100.
La velocidad de agitación es un factor que permite mantener el mineral en suspensión, por ende, se trabajó a 400 rpm. El consumo de ácido es uno de los factores que conlleva los costos de operación, donde lo más eficaz es trabajar a 70 [kg/ton].
Se sugiere trabajar a una temperatura de 25 °C, para mantener una óptima extracción, además no es recomendable trabajar con elevada cantidad de mineral, ya que demora la etapa de filtrado, es por esto que una cantidad recomendad es de 30 % de sólido.
Laboratorio de Hidrometalúrgia, Ingeniería Civil Metalúrgica, Profesor: Ch. FacuI tadi de ngeniería y Arquitectura. Universidad Arturo Prat
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Sumario:
En el presente informe de laboratorio se analizó el P roceso de Lixiviación Agitada, donde se requiere conocer y evaluar los efectos de las variables más incidentes, obtener y comprender co mprender a través de los cálculos y medición de ciertos parámetros las curvas cinéticas de extracción del metal de interés.
Se trabajó en base a pruebas con distintas variables (porcentaje de sólido, temperatura, dosificación de ácido, velocidad de agitación y tamaño de partículas). Para cada variable se obtuvieron resultados en base a su teoría. Como en la extracción de cobre que se trabajó en un pH entre 0 y 3. En cuanto a la granulometría del mineral es evidente que se debe trabajar con mineral fino a 100% #100.
La velocidad de agitación es un factor que permite mantener el mineral en suspensión, por ende, se trabajó a 400 rpm. El consumo de ácido es uno de los factores que conlleva los costos de operación, donde lo más eficaz es trabajar a 70 [kg/ton].
Se sugiere trabajar a una temperatura de 25 °C, para mantener una óptima extracción, además no es recomendable trabajar con elevada cantidad de mineral, ya que demora la etapa de filtrado, es por esto que una cantidad recomendad es de 30 % de sólido.
Laboratorio de Hidrometalúrgia, Ingeniería Civil Metalúrgica, Profesor: Ch. FacuI tadi de ngeniería y Arquitectura. Universidad Arturo Prat
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Summary:
In this laboratory report the Lean Leaching Process was analyzed, where it is necessary to know and evaluate the effects of the most incident variables, to obtain and to understand through the calculations and measurement of certain parameters the kinetic curves of extraction of the metal of interest .
Work was done based on tests with different variables (percentage of solid, temperature, acid dosage, stirring speed and particle size). For each variable, results were obtained based on their theory. As in the extraction of copper worked at a pH between 0 and 3. As for the grain size of the mineral it is evident that it should be worked with 100% fine mineral # 100.
The agitation speed is a factor that allows to keep the ore in suspension, therefore, was worked at 400 rpm. The consumption of acid is one of the factors that entails the costs of operation, where the most effective is to work at 70 [kg / ton]
It is suggested to work at a temperature of 25 ° C, to maintain an optimal extraction, and it is not recommended to work with a high amount of mineral, since it delays the filtration stage, which is why a recommended amount is 30% solid.
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Índice:
Capítulo I: Introducción. .............................................................................................................. 4
Capitulo II: Antecedentes Teóricos ............................................................................................. 6
2. Proceso de Hidrometalurgia: .......................................................................................................... 6 2.1 Lixiviación Química Minera: ...................................................................................................... 6 2.2 Etapas de reacción: ................................................................................................................... 7 2.2 Lixiviación por Agitación: .......................................................................................................... 7 2.2.1 Agitación Mecánica: ............................................................................................................... 8 2.2.2 Agitación Neumática .............................................................................................................. 9
Capítulo III: Procedimiento........................................................................................................ 10
Capítulo IV: Datos Experimentales. ........................................................................................... 11
4. Se presentan las siguientes tablas con resultados: ....................................................................... 11 4.1. Pruebas: .................................................................................................................................. 11
Capítulo V: Resultados y Discusión. .......................................................................................... 12
5. Resultados obtenidos: ................................................................................................................... 12 5.1. Resultados de pruebas: .......................................................................................................... 12 5.2 Discusión: .................................................................................................................................. 24 5.2.1 Efecto de la granulometría (tamaño de la partícula): .......................................................... 24 5.2.2 Efecto de la velocidad de agitación: ..................................................................................... 25 5.2.3 Efecto de la dosificación de ácido : ...................................................................................... 25 5.2.4 Efecto de la temperatura : ................................................................................................... 26 5.2.5 Efecto del % de sólidos : ....................................................................................................... 27
Capítulo VI: Conclusiones. ......................................................................................................... 27
Capítulo VII: Bibliografía. ........................................................................................................... 29
Capítulo VIII: Anexos. ................................................................................................................ 30
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Capítulo I: Introducción.
La lixiviación por agitación se utiliza en los minerales de leyes más altas, cuando los minerales generan un alto contenido de finos en la etapa de chancado, o cuando el mineral deseado está tan bien diseminado que es necesario molerlo para liberar sus valores y exponerlos a la solución lixiviante. Es también el tipo de técnica que se emplea para lixiviar calcinas de tostación y concentrados y es empleada en la extracción de cobre, oro, plata, entre otros. La lixiviación por agitación consiste en introducir un agente lixiviante junto con el material en un medio de agitación, donde los sólidos se encuentran en suspensión con el agente lixiviante. Para la aplicación se requiere que el mineral esté finamente molido, por esto se elabora solamente a minerales frescos de leyes altas, debido a que por su contenido se justifica una molienda húmeda, a cambio de una mayor recuperación y menor tiempo de proceso, o también a concentrados o calcinas de tostación. La agitación puede realizarse por medios mecánicos o bien neumáticos, inyectando aire por el fondo del reactor. Este sistema de lixiviación se ha aplicado para recuperar cobre, oro y cobalto. El sistema de lixiviación por agitación es adecuado para la aplicación de factores que favorezcan la cinética de la reacción, tales como:
Agitación intensa.
Temperaturas que pueden ser cercanas a 250°C y presiones superiores a la atmosférica.
Presión de gases controlada.
Uso de reactivos oxidantes y altamente agresivos.
Sus ventajas comparativas con otros métodos de lixiviación son:
Alta extracción del elemento a recuperar
Tiempos cortos de procesamiento (horas)
Proceso continuo que permite una gran automatización
Facilidad para tratar menas alteradas o generadoras de finos
Sus desventajas son:
Un mayor costo de inversión y operación Necesita una etapa de molienda y una etapa de separación sólido líquido (espesamiento y filtración).
Objetivo General:
Obtener un conocimiento práctico sobre el proceso de lixiviación por agitación a nivel de laboratorio e interpretar los resultados experimentales para evaluar el efecto de algunas variables sobre la cinética del proceso.
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Objetivos Específicos:
Estudiar y evaluar el efecto de variables operativas importantes tales como: dosificación de ácido, temperatura, porcentaje de sólidos, velocidad de agitación y tamaño de partícula en las pruebas experimentales de lixiviación por agitación.
Interpretar los resultados experimentales mediante tablas y gráficas para evaluar el efecto sobre las curvas cinéticas de extracción del metal de interés .
Determinar las extracciones de cobre y hierro durante el ciclo de lixiviación.
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Capitulo II: Antecedentes Teóricos
2. Proceso de Hidrometalurgia: La Hidrometalurgia se define como la rama de la Metalurgia que estudia todos los procesos extractivos que ocurren en medio acuosos, que permiten la extracción y obtención de los metales, la cual se subdivide en tres secciones (Lixiviación, Concentración y Purificación, Precipitación). El proceso de Lixiviación se define como el traslado de materia que acontece cuando un solvente líquido traspasa un sólido o el lavado de una sustancia pulverizada para extraer las partes solubles. Como Lixiviación Natral, característico del clima húmedo, se produce el desplazamiento de sustancias solubles, provocando que la superficie del suelo pierda sus compuestos nutritivos (se vuelve más ácido). Suele originarse toxicidad, además de poseer pérdida de fertilizante.
2.1 Lixiviación Química Minera: Un tipo de Lixiviación Química minera es en pilas, donde se presentan tres etapas fundamentales (Chancado, Formación de la Pila, Sistema de riego). La formación de la Pila describe el material proveniente del Chancado, llevado mediante cintas transportadoras hacia el lugar donde se forma 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.
Bajo las pilas de material a lixiviar se instala previamente una membrana impermeable sobre la cual se dispone un sistema de tuberías ranuradas que permiten recoger las soluciones que se infiltran a través del material. De la Lixiviación se obtienen soluciones de sulfato o de cobre con concentraciones de hasta 9 gpl denominadas PLS que son llevadas a diversos estanques donde se limpian eliminándose las partículas sólidas que pudieran haber sido arrastradas.
Un factor predominante es el hecho de que la reacción sea termodinámicament e posible (ΔG<0), lo anterior depende de la cinética de reacción, el cual deriva los costos asociados a procesos Hidrometalúrgicos.
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mena se disuelve dejando el resto sin reaccionar, permitiendo su eliminación en una etapa inicial del proceso. La selectividad de la extracción por solventes es raramente obtenida por otros procesos no Hidrometalúrgicos.
2.2 Etapas de reacción: Los sistemas de riego Hidrometalúrgicos, por lo general están caracterizados por sistemas heterogéneo, donde las reacciones tienen lugar en una interface (transferencia de materia de una fase a otra). La velocidad de la reacción química o la trasferencia de masa de los diversos reactantes controlan las reacciones heterogéneas.
Etapas principales de una reacción: 1) Transporte de masa de los reactantes gaseosos a través de la interface gas – líquido y solución 2)
Transporte de masas de los reactantes a través de la capa límite solución sólido, hacia la superficie del sólido
3) Reacción química o electroquímica en la doble capa electroquímica 4) Transporte de masa de las especies producidas a través de la capa límite hacia el seno de la solución
Otro tipo de Proceso de Lixiviación es:
2.2 Lixiviación por Agitación: La Lixiviación por agitación se utiliza en los minerales de leyes más altas, cuando los minerales generan un alto contenido de finos en la etapa de chancado, o cuando el mineral deseado está tan bien diseminado que es necesario molerlo para liberar valores y exponerlos a la solución lixiviante. Por teoría el método (para menas de altas leyes), que pueden estar comprendidas para el caso del cobre entre 5 y 30 % Cu y en el caso de calcita entre 30 y 40 % Cu, es usualmente preparado para lixiviación de un material molido (55 % < 200 m), la solución lixiviante es de acides fuerte (50 a 100 gpl) y una concentración de sólidos de 40 a 45 %. Los tiempos de lixiviación toman lugar entre 2 a 5 horas.
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Sus
ventajas
y
desventajas
comparativas
con
otros
métodos
de
lixiviación
son:
Ventajas: -
Alta extracción del elemento a recuperar.
-
Tiempos cortos de procesamiento (horas).
-
Proceso continuo y permite una gran automatización.
Desventajas: -
Un mayor coto de inversión y operación.
-
La inversión requiere tratar menas de alta ley.
-
Necesita de etapas de molienda.
-
Requiere de una etapa de separación sólido – líquido.
La agitación pude lograrse de dos formas: Mecánica y Neumática:
2.2.1 Agitación Mecánica: La Agitación Mecánica es una operación de mezclado, a utilizar cuando el mayor componente de la mezcla es un líquido, que recurre a algún tipo de aspas como dispositivo para conseguir la mezcla. Es la más usada en la industria. El sólido tiende a depositarse en el fondo del reactor, por lo que es necesario que este disponga de algún medio para conseguir mantenerlo en suspensión. Esto se logra al imprimir al líquido un movimiento tal que la velocidad local del fluido sea superior a la de caída libre de la partícula, con lo cual el líquido arrastra en su movimiento a las partículas impidiendo su sedimentación.
Suelen distinguirse cinco tipos de “operaciones” de agitación:
1.- Homogeneización, que se refiere al objetivo de equilibrar concentración y/o temperatura desde dos o más líquidos miscibles entre sí. Por otro lado, el término se extiende en la industria de alimentos, hasta en la dispersión líquido – líquido bajo condiciones extremas como la homogeneización de la leche. 2.- Intensificación de la transferencia de calor entre el líquido y una superficie, incluso si la superf icie es de otro líquido. 3.- Suspensión de un sólido, para formar un lodo fluido, de concentración y temperatura homogéneas. Suele ser necesario aplicar reducción del tamaño original de la partícula del sólido.
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4.- Dispersión de un gas, bien sea hasta disolverlo, o hasta conseguir burbujas estables del tamaño de una distribución deseada. 5.- Emulsificación, de los líquidos inmiscibles, la suspensión de gotitas del uno en el otro. También en este caso, se trata de conseguir gotitas estables del tamaño de una distribución deseada.
En este tipo de agitación se utilizan un reactor cilíndrico y un dispositivo mecánico para generar la turbulencia adecuada en el sistema. Este dispositivo es un sistema motor que hace girar, a las revoluciones apropiadas, en un eje en cuyo extremo inferior hay un sistema de paletas que producen la deseada turbulencia en la pulpa. Lo esencial en la agitación es el propio agitador. Existen una gran variedad de modelos, pero en el caso de lixiviación no se utilizan más de dos tipos: el de “Hélice” y el de “Turbina”. El agitador de hélice presenta la ventaja de su gran versatilidad y por ello se emplea en reactores de laboratorios y semi-piloto. El agitador ideal para la lixiviación es el de turbina que presenta la ventaja de un menor consumo de potencia. En el caso de las hélices que transmiten su rotación a la pulpa, para favorecer la agitación se colocan Baffles (álabes) en el interior del estanque, generando una mayor turbulencia en la pulpa agitada. Si D es el diámetro del reactor, las dimensiones de los alabes son de 1/10 D, y en número de 4 a 6 alabes. La presencia de baffles es para eliminar el vórtice que se forma al girar la pulpa y de esta forma obtener una mayor turbulencia. Figura 1. Agitación utilizando Hélices con y sin Baffles.
2.2.2 Agitación Neumática Se inyecta aire por el fondo del reactor, generalmente un estanque cilíndrico vertical con fondo cónico, produciendo una alta agitación y turbulencia en la pulpa, este tipo de equipos se conoce industrialmente con el nombre de Pachuca. En este reactor, el material entra por el tubo central, forzado por el movimiento ascendente del aire, rebosa por la parte superior y retorna al fondo del reactor de forma cíclica. El tiempo de cada ciclo depende de las condiciones de diseño del reactor. En el centro del estanque puede haber un tubo central. El aire se hace llegar por el fondo del reactor y si se desea trabajar con sobre presión se usa estanques cerrados, llamados Autoclaves. El aire inyectado actúa como agente oxidante, en ciertos casos se enriquece con oxígeno para favorecer la disolución de las especies a lixiviar, según bibliografía, considerando sólo la composición química de la mena es el reactor adecuado para lixiviar cuprita (Cu2O), cemento de cobre y otras especies que necesitan de un agente oxidante para su total disolución. La ventaja del Pachuca es la carencia de partes móviles mecánicas (a excepción del soplador) y por tanto necesitan menos mantención y consumen menos energía.
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Capítulo III: Procedimiento.
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Capítulo IV: Datos Experimentales.
4. Se presentan las siguientes tablas con resultados: 4.1. Pruebas: Tabla 1 cantidad de pruebas para deter minadas variables PRUEBAS variables porcentaje de sólidos, % temperatura , °C dosificación acido , kg/ton mineral velocidad de agitación , rpm tamaño de particula , 100%-#
A
B
C
D
E
F
G
H
20
20
20
20
20
20
30
40
25
25
25
25
25
50
25
25
35
35
35
70
100
35
35
35
800
800
400
800
800
800
800
800
100
10
100
100
100
100
100
100
Tabla 2. Parámetros considerados para las pruebas con valores cuantitativos para distintos % de sólido.
% solidos parámetros masa total de pulpa
20
30
40
800 gr
800 gr
800 gr
160 gr
240 gr
320 gr
640 ml
560 ml
480 ml
120 min
120 min
120 min
masa de mineral cargado volumen de solución tiempo de lixiviación tiempo de muestreo
15,30,45,60 15,30,45,60 15,30,45,60 seg
seg
seg
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Capítulo V: Resultados y Discusión.
5. Resultados obtenidos: 5.1. Resultados de pruebas: ⁺
Tabla 3. % de cobre total y % de cobre soluble para cada tiempo y [Cu ²] resultantes de la prueba A.
PRUEBA A Tiempo (min)
[Cu⁺²] mg/lt
Volumen (lt)
% de Cut (discreto)
%Cut(acumul %CuS(discr %CuS(acum ado)
eto)
ulado)
5
33
0,70154
0,48230875
0,48230875 0,80384792 0,80384792
10
67
0,70154
0,97923292
1,461541667 1,63205486 2,43590278
20
131
0,70154
1,91461958
3,37616125 3,19103264 5,62693542
30
176
0,70154
2,57231333
5,948474583 4,28718889 9,91412431
45
221
0,70154
3,23000708
9,178481667 5,38334514 15,2974694
60
240
0,70154
3,5077
12,68618167 5,84616667 21,1436361
⁺
Tabla 4. % de cobre total y % de cobre soluble para cada tiempo y [Cu ²] resultantes de la prueba B.
PRUEBA B Tiempo (min)
[Cu⁺²] mg/lt
Volumen (lt)
% de Cut (discreto)
%Cut(acum %CuS(discr %CuS(acum ulado)
eto)
ulado)
5
23
0,70154
0,33615458 0,33615458 0,56025764 0,56025764
10
45
0,70154
0,65769375 0,99384833 1,09615625 1,65641389
20
70
0,70154
1,02307917
30
89
0,70154
1,30077208 3,31769958 2,16795347 5,52949931
45
105
0,70154
1,53461875 4,85231833 2,55769792 8,08719722
60
119
0,70154
1,73923458 6,59155292 2,89872431 10,9859215
2,0169275 1,70513194 3,36154583
⁺
Tabla 5. % de cobre total y % de cobre soluble para cada tiempo y [Cu ²] resultantes de la prueba C.
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PRUEBA C Tiempo (min)
[Cu⁺²] mg/lt
Volumen (lt)
% de Cut (discreto)
%Cut(acum %CuS(discr %CuS(acum ulado)
eto)
ulado)
5
43
0,70154
0,62846292 0,62846292 1,04743819 1,047438194
10
78
0,70154
1,1400025 1,76846542 1,90000417 2,947442361
20
126
0,70154
1,8415425 3,61000792
30
159
0,70154
45
198
0,70154
60
263
0,70154
3,0692375 6,016679861
2,32385125 5,93385917 3,87308542 9,889765278 2,8938525 8,82771167
4,8230875 14,71285278
3,84385458 12,6715663 6,40642431 21,11927708
⁺
Tabla 6. % de cobre total y % de cobre soluble para cada tiempo y [Cu ²] resultantes de la prueba D.
PRUEBA D Tiempo (min)
[Cu⁺²] mg/lt
Volumen (lt)
% de Cut (discreto)
%Cut(acumul %CuS(discr %CuS(acum ado)
eto)
ulado)
5
93
0,70154
1,35923375
1,35923375 2,26538958 2,26538958
10
181
0,70154
2,64539042
4,004624167 4,40898403 6,67437361
20
364
0,70154
5,32001167
9,324635833 8,86668611 15,5410597
30
685
0,70154
10,0115604
19,33619625
45
994
0,70154
14,5277242
33,86392042 24,2128736 56,4398674
60
1294
0,70154
18,9123492
52,77626958 31,5205819 87,9604493
16,685934 32,2269938
⁺
Tabla 7. % de cobre total y % de cobre soluble para cada tiempo y [Cu ²] resultantes de la prueba E.
PRUEBA E Tiempo (min)
[Cu⁺²] mg/lt
Volumen (lt)
% de Cut (discreto) 1,227695
%Cut(acum %CuS(discr %CuS(acum ulado)
eto)
ulado)
5
84
0,70154
1,227695 2,04615833 2,04615833
10
160
0,70154
2,33846667 3,56616167 3,89744444 5,94360278
20
346
0,70154
5,05693417 8,62309583 8,42822361 14,3718264
30
621
0,70154
9,07617375 17,6992696 15,1269563 29,4987826
45
904
0,70154
13,2123367 30,9116063 22,0205611 51,5193438
60
1083
0,70154
15,8284963 46,7401025 26,3808271 77,9001708
⁺
Tabla 8. % de cobre total y % de cobre soluble para cada tiempo y [Cu ²] resultantes de la prueba F.
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PRUEBA F Tiempo (min)
[Cu⁺²] mg/lt
Volumen (lt)
% de Cut (discreto) 0,70154
%Cut(acum %CuS(discr %CuS(acum ulado)
eto)
ulado)
5
48
0,70154
0,70154 1,16923333 1,169233333
10
73
0,70154
1,06692542 1,76846542 1,77820903 2,947442361
20
138
0,70154
2,0169275 3,78539292 3,36154583 6,308988194
30
184
0,70154
2,68923667 6,47462958 4,48206111 10,79104931
45
210
0,70154
3,0692375 9,54386708 5,11539583 15,90644514
60
285
0,70154
4,16539375 13,7092608 6,94232292 22,84876806
⁺
Tabla 9. % de cobre total y % de cobre soluble para cada tiempo y [Cu ²] resultantes de la prueba G.
PRUEBA G Tiempo (min)
[Cu⁺²] mg/lt
Volumen (lt)
% de Cut (discreto)
%Cut(acumul %CuS(discr %CuS(acum ado)
eto)
ulado)
5
113
0,65231
1,02376431
1,023764306 1,70627384 1,70627384
10
320
0,65231
2,89915556
3,922919861 4,83192593 6,53819977
20
670
0,65231
6,07010694
9,993026806 10,1168449 16,6550447
30
1094
0,65231
9,91148806
19,90451486 16,5191468 33,1741914
45
1321
0,65231
11,9680765
31,87259139 19,9467942 53,1209856
60
1402
0,65231
12,7019253
44,57451667 21,1698755 74,2908611
⁺
Tabla 10. % de cobre total y % de cobre soluble para cada tiempo y [Cu ²] resultantes de la prueba H.
PRUEBA H Tiempo (min)
[Cu⁺²] mg/lt
Volumen (lt)
% de Cut (discreto)
%Cut(acum %CuS(discr %CuS(acum ulado)
eto)
ulado)
5
231
0,60308
1,45116125 1,45116125 2,41860208 2,41860208
10
562
0,60308
3,53053083 4,98169208 5,88421806 8,30282014
20
805
0,60308
5,05707708 10,0387692 8,42846181 16,7312819
30
1237
0,60308
7,77093708 17,8097063 12,9515618 29,6828438
45
1609
0,60308
10,1078721 27,9175783 16,8464535 46,5292972
60
1632
0,60308
10,25236 38,1699383 17,0872667 63,6165639
Laboratorio de Hidrometalúrgia, Ingeniería Civil Metalúrgica, Profesor: Ch. FacuI tadi de ngeniería y Arquitectura. Universidad Arturo Prat
14
4 3,5 3 o t e 2,5 r c s i d 2 t u C1,5
prueba A prueba B
%
1 0,5 0 0
10
20
30
40
50
60
70
tiempo (min)
Grafica 1. % de cobre total discreto vs tiempo solo variando el tamaño de la partícula en prueba A y prueba B.
14 12 o 10 d a l u 8 m u c a 6 t u C % 4
prueba A prueba B
2 0 0
10
20
30
40
50
60
70
tiempo (min)
Grafica 2. % de cobre total acumulado vs tiempo solo variando el tamaño de partícula en prueba A y prueba B.
Laboratorio de Hidrometalúrgia, Ingeniería Civil Metalúrgica, Profesor: Ch. FacuI tadi de ngeniería y Arquitectura. Universidad Arturo Prat
15
7 6 5 o t e r 4 c i d S u3 C %
prueba A prueba B
2 1 0 0
10
20
30
40
50
60
70
tiempo (min)
Grafica 3. % de cobre soluble discreto vs tiempo solo variando el tamaño de partícula en prueba A y prueba B. 25
20 o d a l u 15 m u c a S 10 u C %
prueba A prueba B
5
0 0
10
20
30
40
50
60
70
tiempo (min)
Grafica 4. % de cobre soluble acumulado vs tiempo solo variando el tamaño de partícula en prueba A y prueba B.
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16
4,5 4 3,5 o t 3 e r c 2,5 s i d t 2 u C %1,5
prueba A prueba C
1 0,5 0 0
10
20
30
40
50
60
70
tiempo (min)
Grafica 5. % de cobre total discreto vs tiempo solo variando la velocidad de agitación en prueba A y prueba C. 14 12 o10 d a l u 8 m u c a 6 t u C % 4
prueba A prueba C
2 0 0
10
20
30
40
50
60
70
tiempo (min)
Grafica 6. % de cobre total acumulado vs tiempo solo variando la velocidad de agitación en prueba A y prueba C.
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17
7 6 5
o t e r c 4 s i d S 3 u C %
prueba A prueba C
2 1 0 0
10
20
30
40
50
60
70
tiempo (min)
Grafica 7. % de cobre soluble discreto vs tiempo solo variando la velocidad de agitación en prueba A y prueba C. 25
20 o d a l u15 m u c a S 10 u C %
prueba A prueba C
5
0 0
10
20
30
40
50
60
70
tiempo (min)
Grafica 8. % de cobre soluble acumulado vs tiempo solo variando la velocidad de agitación en prueba A y prueba C.
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18
20 18 16 14
o t e r 12 c s i d10 t u C 8 %
prueba A prueba D
6
prueba E
4 2 0 0
10
20
30
40
50
60
70
tiempo (min)
Grafica 9. % de cobre total discreto vs tiempo solo variando la dosificación de ácido en prueba A, prueba D y prueba C. 60 50 o d40 a l u m u30 c a t u C20 %
prueba A prueba D prueba E
10 0 0
10
20
30
40
50
60
70
tiempo (min)
Grafica 10. % de cobre total acumulado vs tiempo solo variando la dosificación de ácido en prueba A, prueba D y prueba C.
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19
35 30 25
o t e r c 20 s i d S 15 u C
prueba A prueba D
%
prueba E
10 5 0 0
10
20
30
40
50
60
70
tiempo (min)
Grafica 11. % de cobre soluble discreto vs tiempo solo variando la dosificación de ácido en prueba A, prueba D y prueba C. 100 90 80 o 70 d a l u 60 m u 50 c a S 40 u C % 30
prueba A prueba D prueba E
20 10 0 0
10
20
30
40
50
60
70
tiempo (min)
Grafica 12. % de cobre soluble acumulado vs tiempo solo variando la dosificación de ácido en prueba A, prueba D y prueba C.
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20
4,5 4 3,5 3 o t e r c 2,5 s i d t 2 u C %1,5
prueba A prueba F
1 0,5 0 0
10
20
30
40
50
60
70
tiempo (min)
Grafica 13. % de cobre total discreto vs tiempo solo variando la Temperatura en °C para prueba A y prueba F. 16 14 12
o d a 10 l u m u 8 c a t u 6 C %
prueba A prueba F
4 2 0
0
10
20
30
40
50
60
70
tiempo (min)
Grafica 14. % de cobre total acumulado vs tiempo solo variando la Temperatura en °C para prueba A y prueba F.
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21
8 7 6 o t e 5 r c s i d4 S u C3
prueba A prueba F
%
2 1 0 0
10
20
30
40
50
60
70
tiempo (min)
Grafica 15. % de cobre soluble discreto vs tiempo solo variando la Temperatura en °C para prueba A y prueba F. 25
20 o d a l u 15 m u c a S 10 u C %
prueba A prueba F
5
0 0
10
20
30
40
50
60
70
tiempo (min)
Grafica 16. % de cobre soluble acumulado vs tiempo solo variando la Temperatura en °C para prueba A y prueba F.
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22
14 12 10 o t e r c s i d t u C %
8 prueba A 6
prueba G prueba H
4 2 0 0
10
20
30
40
50
60
70
tiempo (min)
Grafica 17. % de cobre total discreto vs tiempo solo variando el % de sólidos en prueba A, prueba G y prueba H. 50 45 40 o35 d a l u30 m u25 c a T 20 u C %15
prueba A prueba G prueba H
10 5 0 0
10
20
30
40
50
60
70
tiempo (min)
Grafica 18. % de cobre total acumulado vs tiempo solo variando el % de sólidos en prueba A, prueba G y prueba H.
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23
25
20 o t e 15 r c s i d S u10 C %
prueba A prueba G prueba H
5
0 0
10
20
30
40
50
60
70
tiempo (min)
Grafica 19. % de cobre soluble discreto vs tiempo solo variando el % de sólidos en prueba A, prueba G y prueba H. 80 70 60
o d a 50 l u m u40 c a S u30 C %
prueba A prueba G prueba H
20 10 0 0
10
20
30
40
50
60
70
tiempo (min)
Grafica 20. % de cobre soluble acumulado vs tiempo solo variando el % de sólidos en prueba A, prueba G y prueba H.
5.2 Discusión:
5.2.1 Efecto de la granulometría (tamaño de la partícula): Teóricamente , se sabe que la granulometría es un factor bastante importante a la hora de lixiviar , sobre todo al utilizar el método de lixiviación agitada debido a que es utilizada cuando se genera un
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24
exceso de finos o cuando el mineral de valor está demasiado fino el cual , es proveniente de las etapas de reducción de tamaño como por ejemplo chancado , además que este tipo de lixiviación nos permite tratar de manera fácil menas que son generadoras de finos por lo cual a mayor granulometría peor será la extracción del cobre a un determinado tiempo . Para esto se realizaron dos pruebas variando solamente el tamaño de partícula , se apreció que para la prueba A ( 100 % - # 100) se obtuvo una mayor extracción de cobre a determinados tiempos en comparación de la prueba B(100%-#10) por lo cual esto ya se aprecia a los 20 minutos ( ver grafica 3 ) , esto se debe a que el mineral de la prueba A se encuentra mucho más fino que en B por lo cual se logra lixiviar de manera más óptima situación que coincide con la teoría , de tal modo se puede ver que a los 60 minutos de lixiviación (ver grafica 4) el % de cobre soluble acumulado extraído fue mucho mayor a una baja granulometría por lo cual para dicho efecto la prueba A sería más recomendable lixiviar por agitación.
5.2.2 Efecto de la velocidad de agitación: La velocidad de agitación es otro factor que no se puede menospreciar debido a que, el roll de este efecto es evitar que el sólido se deposite en el fondo del reactor, por lo cual determinar una velocidad apropiada nos permitirá conseguir que el mineral sólido se mantenga en suspensión mientras se realiza la agitación, además, minimizar los costos por consumo de energía ya que a mayor velocidad, mayor es la energía requerida por el reactor. Para esto se realizaron dos pruebas (una prueba A con una velocidad de agitación de 800 rpm y una prueba B con una velocidad de agitación de 400 rpm) con fin de determinar cuál sería una velocidad recomendable para el proceso. Según esta experiencia se observó que a una mayor velocidad de agitación se logra una mayor extracción de cobre a un determinado tiempo (ver figura 7) (salvo en algunos tiempos en donde se logró extraer un poco más a bajas rpm) , esto se debe a que el mineral tiende a mantenerse en suspensión, caso opuesto que sucede a las 400 rpm en donde parte del mineral tiende a depositarse en el fondo del reactor , por lo cual las muestras obtenidas contienen una menor cantidad de cobre , dado esto y debido inexistente diferencia en % de extracción de cobre acumulado a los 60 minutos (ver grafica 8) , se recomienda la velocidad de 400 rpm ya que se logra extraer la misma cantidad de cobre que a 800 rpm y además que se reduce el consumo energético y otros costos asociados en dicho proceso.
5.2.3 Efecto de la dosificación de ácido :
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25
Actualmente el consumo de ácido es un parámetro el cual requiere ser controlado frecuentemente, esto se debe a que es el que nos permite extraer el cobre de los minerales oxidados, por lo cual nos determina que tan rentable puede llegar a ser el proceso, Además el consumo de acido nos determinara cuanto es lo que lograremos extraer de cobre por lo que es fundamental realizar diversas pruebas con el fin de optimizar cada vez más el consumo y así minimizar costos asociados a la dosificación , el consumo de acido puede variar dependiendo de varios parámetros los cuales uno de ellos pueden ser la presencia de gangas que consumen un exceso de acido como los carbonatos, silicatos, entre otros, Los cuales hacen que este proceso sea anti económico. Se realizaron tres pruebas (una prueba A con una dosis 35 kg/ton, una prueba D con una dosis de 70 kg/ton y finalmente una prueba E con una dosis de 100 kg/ton de mineral) las cuales arrojaron que para una baja dosificación como es el caso de la prueba A se obtiene una baja extracción de cobre para cada muestra que se realizo a determinados tiempos (ver grafico 11) , pero al aumentar la dosis se obtiene una gran diferencia de extracción caso que ocurre con la prueba D – E , aun así se observa que la prueba D resulta ser mucho más rentable debido a que alcanza mejores % de extracción en los mismos intervalos de tiempo que las demás pruebas, por lo que al finalizar la lixiviación agitada (al cabo de 60 min) podemos apreciar que él % de cobre acumulado extraído ( ver figura 12) fue mucho mayor en la prueba D que para la prueba E la cual tenía la mayor dosificación respecto a las 3 pruebas de iguales condiciones solo modificando la dosis, es por esto que se deduce que la dosificación de 70 kg/ton de mineral seria lo optimo ya que es la que entrega una mejor extracción y sería la dosis más económica.
5.2.4 Efecto de la temperatura : La temperatura es una de las variables que afecta en la velocidad de extracción del cobre , esto se debe a que al aumentar la temperatura se logra obtener de forma más rápida el cobre que está contenido en el mineral oxidado lo cual disminuye considerablemente el consumo de acido lo cual como fue mencionado anteriormente es una de las variables que puede hacer que el proceso sea antieconómico, a su vez al elevar la temperatura y hacer que este proceso se lleve de forma más rápida disminuye de forma considerada las pérdidas de agua producto de la evaporación de estas mismas por lo cual resulta ser una variable bastante atractiva a controlar. Para esta situación se analizaron los resultados obtenidos por dos pruebas (una prueba A con una temperatura de 25 °c y una prueba F con una temperatura de 50°c ) los cuales indican que al elevar la temperatura a 50 °c el % de extracción a determinados tiempos ( ver grafica 15) fue mayor que a a la temperatura de 25°c , viéndolo de un punto de vista productivo resulta ser beneficicio pero la diferencia que se logra obtener es muy mínima, (esto queda más claro con la grafica de % de cobre extraído acumulado ( ver grafica 16))
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26
por lo cual realizando un análisis económico la prueba A resulta ser mucho más favorables la que por consiguiente es definida como la temperatura optima, esta situación comparándola con lo que se da hoy en día en las grandes minerías resulta ser bastante similar ya que trabajan en su gran mayoría a temperatura ambiente y para controlar e aumentar la extracción utilizan cintas térmicas.
5.2.5 Efecto del % de sólidos : A medida que aumento la cantidad de solido a lixiviar, tendrá una mayor cantidad de solido reaccionando con acido lo cual se obtendr á una mayor cantidad de cobre extraído para un cierto rango de tiempo. Para este efecto se realizaron 3 pruebas con iguales condiciones solo variando la cantidad de mineral a utilizar (prueba A con un 20% de solido, prueba G con un 30% solido, prueba H con un 40% solido) los cuales por defecto formaran pulpas más o menos densas , esta situación provoca una desventaja al momento de realizar el filtrado por lo que al tener pulpas más densas van a disminuir la solución filtrada obteniendo un menor % de extracción ,esta situación fue analizada por ciertos intervalos de tiempo (Ver grafica 19) , al analizar en profundidad la situación se observa que para obtener el mayor provecho de extracción es utilizando un rango promedio de % de sólido con fin de evitar formar una pulpa muy diluida o muy densa y así obtener la mayor cantidad de solución filtrada , es por esto que se determino que la prueba G con un 30 % de solido seria el % sólido optimo a lixiviar esto se puede apreciar que al finalizar las pruebas a los 60 minutos de lixiviación, la prueba G presenta un mayor % de cobre extraído acumulado (ver grafica 20) de esta forma evitaremos pérdidas económicas producto de un mal filtrado.
Capítulo VI: Conclusiones.
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Según lo previsto en los resultados las conclusiones para un proceso de Lixiviación por Agitación son las siguientes:
En todas las pruebas hubo extracción de cobre por lo cual podemos concluir que se realizó la lixiviación agitada en los rangos de pH establecidos (0-3 pH).
La lixiviación agitada resulta ser más conveniente usarla en presencia de material fino es por aquello que a menor granulometría mejor será la extracción este análisis coincide con la teoría es por eso que la prueba A 100%-#100 es la granulometría óptima.
La velocidad de agitación solo evita que el sólido se deposite en el fondo, esta condición se cumple a 400 rpm lo cual resulta favorable ya que se evita un exceso de costos energéticos
La dosis de ácido cumple un factor importante en la economía del proceso por lo cual para este estudio una dosis de 70kg/ton resulto ser la dosis ideal.
La temperatura resulta favorecer en una baja cantidad la extracción es por aquello que a 25 °C seria lo recomendable lixiviar situación que se da en la prueba A
No es recomendable tratar de lixiviar mucho mineral ni tan poco esto desfavorece la etapa de filtrado de la solución es por eso que un 30% de solido seria lo óptimo para este estudio.
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Capítulo VII: Bibliografía.
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Líxiviación por Agitación de óxidos de Cobre, [Documento disponible en: https://es.scribd.com/document/179198453/119622362-Lixiviacion-Por-Agitacion-de-Oxidos-deCobre] Lixiviación de minerales por Agitación, 2012, Julio Pedraza, [Documento Disponible en: http://documents.tips/documents/lixiviacion-de-minerales-por-agitacion.htm ] Evaluación de Procesos de Lixiviación, 2005, F. L. Aguirre y G. Amaya, [Documento dispible en:http://www.scielo.cl/scielo.php?pid=S0718-07642005000500006&script=sci_arttext ]
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