Proceso Chapi, Alternativa Para La Lixiviacion de Sulfuros Secundarios de Cobre Con Sal en Medio...

8/13/2019 Proceso Chapi, Alternativa Para La Lixiviacion de Sulfuros Secundarios de Cobre Con Sal en Medio Acido

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2

como sulfuros de cobre, siendo esta mineralogíaimportantísima en su respuesta metalúrgica.

Influencia de las especies mineralógicas en lalixiviacion. Desde el punto de vista de la velocidadde disolución, cualitativamente se aprecian grandes

diferencias entre las especies minerales existentes:

Cinética muy rápida: se encuentran lossulfatos de cobre, cloruros y carbonatos.Cinética rápida: en esta categoría seencuentran los silicatos de cobre y losóxidos que contienen Cu+2, Fe+3 y Mn4+ para disolverse requieren de una ciertaacidez mayor que en caso anterior.Cinética moderada: se encuentran el cobrenativo y los óxidos reducidos es decir quecontienen el cobre y el fierro en los estadoscuproso Cu+1 y ferroso Fe+2, para disolverse

requieren de un oxidante y son muysensibles a la agitación , temperatura yoxigenaciónCinética lenta: se encuentran los sulfurossimples de cobre, la lentitud de este grupose explica ya que aquí se requiere oxidar elazufre desde el estado sulfuro S-2 a sulfatoS+6.Cinética muy lenta: se encuentran lossulfuros dobles de cobre y fierro y de cobrey arsénico.

Agentes lixiviantes

Lixiviacion de minerales de cobre en medioacido. Para los minerales oxidados decobre la fuerza o energía que promueve ladisolución es proporcionada por laexistencia y por la cantidad de ioneshidrogeno presentes en la soluciónlixiviante. En el caso de los mineralessulfurados la fuerza o energía quepromueve la disolución es proporcionadapor la presencia y concentración, no solode una mayor acides si no principalmentede aceptadores de electrones es deciroxigeno disuelto o del ión férrico.

Figura 1. Diagrama Eh/pH del sistema Cu-S-H2O a25°C

Lixiviación de minerales de cobre en medioamoniacal. Si el mineral tiene una gangacarbonácea o calcárea consumidores deacido, en estos casos se ha optado portrabajar con amoniaco, en la forma desoluciones de carbonato e hidróxido deamonio ya que el amoniaco formacomplejos con el cobre; ejemplo: lixiviación

de la azurita en medio amoniacal.

2CuCO3.Cu(OH)2 + 12NH3 →

3[Cu(NH3)4]+ + 2CO3

- + 2OH-

Lixiviacion de minerales de cobre en mediocianuro. La mayoría de los mineralesoxidados de cobre incluyendo el cobrenativo y la cuprita son 100% solubles ensoluciones de cianuro, excepto los silicatostipo crisicola, dioptasa, copper pitch yneotocita resultan refractarios. Para la

disolución de minerales oxidados yparticularmente carbonatos de cobreusando soluciones de cianuro

Cu2O + 6NaCN + H2O →

2Na2(Cu(CN)3) + 2NaOH



3

Figura 2. Diagrama Eh/pH a 25°C del sistemacobre-amoniaco-agua

Figura 3. Diagrama Eh/pH a 25°C del sistemacobre-cianuro-agua

Agentes oxidantes. Los agentes oxidantes máscomunes usados para lixiviar especies mineralessulfuradas son:

Oxigeno Agua oxigenadaIon férrico Acido nítrico Acido sulfúrico concentrado

Gas cloro disueltoHipoclorito de sodio

El oxigeno como agente oxidante tiene laventaja que no necesita ser regenerado y que nointroduce iones extraños al sistema de lixiviación, lo

mismo ocurre con el agua oxigenada.

Lix iv iacion de minerales sul furados d e cobre

Lixiviacion férrica como oxidante para la lixiviacionde sulfuros. Los minerales sulfurados de cobrerequieren la presencia de un agente oxidante ycondiciones de pH, para efectuar su disolución. Lasreacciones son de óxido-reducción y en ciertoscasos, para favorecer el proceso, se necesitancondiciones de temperatura y presión. La disoluciónde la calcosina Cu2S (sulfuro cuproso) sedesarrolla pasando por etapas pasando primero a

digenita y luego a una serie de otras especiesminerales intermedias hasta terminar en covelina(sulfuro cúprico)

5Cu2S + 2Fe+ →

5Cu1.8S + Cu+ + 2Fe+

5Cu1.8S + 8Fe+3 →

5CuS + 4Cu+ + 8Fe+

La reacción de disolución de la covelina,

presenta una cinética con un orden de magnitudmás lenta

CuS + 2Fe+ →

Cu+ + Fe+ + S°

Con los sulfuros primarios ocurre algo similarpor ejemplo la disolución de la bornita, pasaprimero con una cinética relativamente rápida aidaita para terminar muy lentamente con unacinética muy similar a la de la covelina, en unacalcopirita

Cu5FeS4 + 4Fe+ →

Cu3FeS4 + 2Cu+ + 4Fe+

Cu3FeS4 + 4Fe+ →

CuFeS2 + 2Cu+ + 4Fe+ + 2S°

Biolixiviación. La biolixiviación de minerales decobre ocurre por la actividad de losmicroorganismos y las correspondientesinteracciones químicas que se producen sobre el

mineral. El mecanismo de biolixiviación de los



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sulfuros de cobre es usualmente una combinaciónde:

Oxidación enzimático directo( la bacteria seadhiere a la superficie de la partícula delmineral) Actividad química indirecta de

subproductos metabólicos sobre el mineral

Ejemplo: Disolución de la calcosina.

2Cu2S + 2H2SO4 + O2 →

2CuSO4 + 2CuS + 2H2O

2CuS + 4 O2 →

2CuSO4

Reacción global:

Cu2O + H2SO4 + 2.5O2 →

2CuSO4 + H2O 2CuSO4

Figura 4. Mecanismo de oxidación durante lalixiviación de sulfuros (biolixiviación)

Uso de cloro para la lixiviacion de sulfuros. El gascloro es un oxidante extraordinariamente fuerte, lassoluciones del gas cloro disuelto solubilizan lossulfuros en condiciones de temperatura y presiónambientes:

MeS → Me+ + S° + 2e-

Cl2 + 2e- → 2Cl-

E° = +1.36 volts

A su vez si se extienden los tiempos de

contacto, se aumentan las concentraciones o las

temperaturas las reacciones continúan y el azufreelemental se oxidara a sulfato.

Caracterización del m ineral

Análisis Granulométrico.

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

70.00

80.00

90.00

100.00

1 10 100 1000 10000 100000

Abertura de malla (micras)

P o r c e n

t a j e A c u m u

l a d o

P a s a n

t e ( % )

El valor de p80 de la función RR es 13.37 mm

Análisis químico

0

20

40

60

80

100

120

140

0 50 100 150 200

Profundidad, m

I n

d i c e

d e s o

l u b i l i d a e m

á c

i d o ,

%

0.3 - 0.6

0.6 - 0.8

0.8 - 1.0

1.0 - 2.0

> 2.0

% Cu

Figura 5. Distribución de índice de solubilidad enfunción de la profundidad del yacimiento

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

5

0 50 100 150 200

Profundidad, m

L e y

d e c o b

r e t o t a l , %

0.0 - 20.0

20.0 - 40.0

40.0 - 60.0

60.0 - 80.0

> 80.0

IS,%

Figura 6. Ley de cobre total en función de laprofundidad del yacimiento

Análisis mineragráfico. La pirita es el único mineralmetálico de cierta significación y se presenta en

granos poligonales, aislados, de muy variado



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tamaño. Muy ocasionalmente, se observa aisladasocurrencias de limonitas o de sulfuros secundariosde cobre (covelita, digenita, como minúsculasinclusiones dentro de los grumos).

Figura 7. Numerosos grumos de variado tamaño

aglutinando esencialmente granos de cuarzo y finosgranos de pirita (color crema brillante); la mayorparte de la pirita ocurre como granos aislados.

Figura 8. Granos aislados de cuarzo y pirita ygrumo con inclusiones de cuarzo, pirita limonitas ycovelita.

Análisis por mineralógico por difracción de rayos X

Figura 9. Micrografía indicando presencia de pirita,

calcosita y cuarzo

Figura 10. Micrografía mostrando regiones de pirita,calcosita y rutilo

Tabla 1. Lista de minerales agrupados

Mineral Ley BajaLey

Media Ley Alta

Chalcosita 0.06 0.43 0.48

Covelita 0.12 0.56 0.59

Chalcopirita 0.14 0.62 0.89

Atacamita 0.01 0.00 0.01

Cobre Nativo 0.00 0.00 0.00

Pirita 5.10 7.38 19.13

Sulfato de Fe y K 4.22 5.67 4.35

Goetita 1.45 1.20 0.66

Illita 7.75 10.55 12.67

Cuarzo 48.64 43.37 35.82

Ortoclasa 3.62 3.21 2.83

Gibbsita 10.47 12.82 13.29

Carbonatos 0.10 0.03 0.01

Halita 0.01 0.04 0.02

Otros 18.29 14.13 9.25

Total 100.0 100.0 100.0

Fisicoq uímic a del p roceso de la lix iviación d elos sul furos de cobre

En la Figura 11 se presenta el diagramaEh/pH, a 25°C para el sistema S-O-H2O. Laformación de películas de azufre elemental S°ocurre solamente en soluciones ácidas, tal como seindica en la zona marcada; durante la disolución deminerales sulfurados que normalmente se realizabajo condiciones ácidas se forman frecuentementecapas de azufre elemental. El diagrama de se hadividido en cuadrantes, así se observa que toda lazona oxidante tanto alcalina como ácida resultaestable el ión sulfato, excepto en condiciones deacidez extrema pH < 2, donde es estable el iónbisulfato; en cambio, en la parte inferiorcorresponde a la zona reductora donde predominanvarias especies de azufre de carácter reductor; a su



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vez el azufre elemental es estable solo bajocondiciones moderadamente oxidantes ymoderadamente reductoras pero siempre a pH < 8

Figura 11.Diagrama Eh/pH para el sistema S-O-H2O, a 25°C en el que se muestra la formación deS° durante la disolución ácida de especiessulfuradas

En la Figura 12 se presenta el sistema Cu-O-S-H2O a 25°C asumiendo que la concentración molarpara todas las especies disueltas con contenido deazufre es de 10-1 molar; las áreas de estabilidadpara la calcosita y la covelita indican que la

formación de películas de productos sólidossuperficiales de azufre elemental no se produciráen la superficie de la calcosita, en cambio, sepuede predecir que la secuencia de formación decapas superficiales en la superficie de la calcositaserá Cu2S/CuS/S. Cuando la calcosita se encuentraen una solución acuosa de alto potencial deoxidación, éste reaccionará bajando el potencialdebido a que el oxidante se irá agotando en lasuperficie resultando en un sobrepotencial depolarización y en la formación de capas de covelinaporosa sobre el sustrato de calcosina comosubproducto inicial

Figura 12. Diagrama Eh/pH para el sistema Cu-S-O-H2O a 25°C en el que se muestra las fasesestables de los sulfuros de cobre, asumiendoΣaazufre = 10-1

Termo dinám ica del proc eso .

La lixiviación del mineral mixto o sulfurosecundario se inicia con la reacción de la fracciónsoluble del mineral con ácido sulfúrico, la cual seespera que reaccione en un 100% según:

CuO + H2SO4 → CuSO4 + H2O

La fracción soluble en ácido tiene alta tendenciaa la disolución requiriendo sólo condiciones deacidez del medio para mantener el cobre disuelto yevitar su precipitación (ver Figura 13)

14121086420

2.0

1.8

1.6

1.4

1.2

1.0

0.8

0.6

0.4

0.2

0.0

Cu - H2O - System at 25.00 C

C:\HSC5\EpH\Cu25.iep pH

Eh (Volts)

Cu

CuO

Cu2O

Cu(+2a)

ELEMENTS Molality Pressure

Cu 1.000E+00 1.000E+00 Figura 13. Diagrama de estabilidad del sistema Cu

– H2O a 25°C

Una vez que se haya completado la reacción de

la fracción soluble con ácido sulfúrico, los ionescúpricos reaccionan con el ión cloruro (procedente



8

Formación de capa de producto

ν A A(f) + νBB(s) → νCC(f) + νDD(f)

Control de difusión de película.

t r

C k

o A

b Am Bv3 (1)

El término “km” es el coeficiente de transferenciade masa que se difunde a través de una películaestancada (cm/seg), se determina de la pendientede la recta al trazar α vs t

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0 50000 100000 150000 200000

Tiempo (segundos)

α

[Cl-] =90 g/L; R2 = 0.889

[C l-] =120 g/L; R2 = 0.9011

[Cl-] = 60 g/L; R2 = 0.9027

Figura 15. Prueba del Modelo de Núcleo Reducidopara Control de Difusión de Película a variasconcentraciones de ión cloruro

Control de capa de producto

t C r

vDb A

o A

ef A B

2

32 2

13

21 (2)

El término “D A(ef) “ representa la difusividad efectivaen (cm2/seg), se determina de la pendiente de larecta al trazar 1 - 2/3α – (1-a)2/3 vs t

0.00

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

0.07

0 50000 100000 150000 200000

Tiempo (segundos)

1 -

2 / 3 α -

( 1 - α ) ^ ( 2 / 3 )

[Cl-] = 60 g/L; R2 = 0.9027

[Cl-] =90 g/L; R2 = 0.889

[Cl-] =120 g/L; R2 = 0.9011

Figura 16. Prueba del Modelo de Núcleo Reducidopara Control de Difusión de Capa de Producto a

varias concentraciones de ión cloruro

Control de reacción de superficie

t C r

vk b

n

A

o A

B31

11 (3)

El término “k” es la constante de velocidadespecífica (cm/seg), se determina de la pendientede la recta al trazar 1 – (1-α)1/3 vs t

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0 50000 100000 150000 200000

Tiempo (segundos)

1 - ( 1 - α ) ^ ( 1 / 3 )

[Cl-] = 60 g/L; R2 = 0.9027

[Cl-] =90 g/L; R2 = 0.889

[Cl -] =120 g/L; R2 = 0.9011

Figura 17. Prueba del Modelo de Núcleo Reducidopara Control de Reacción de Capa de Superficie avarias concentraciones de ión cloruroPartícula Reducida

ν A A(f) + νBB(s) → νCC(f)

Control de difusión de película.

t C r

vk b A

o A

m B

2

32 2

11 (4)

El término “km” es el coeficiente de transferenciade masa que se difunde a través de una películaestancada (cm/seg), se determina de la pendientede la recta al trazar 1 – (1 – α)

2/3 vs t

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

0.40

0.45

0.50

0 50000 100000 150000 200000

Tiempo (segundos)

1 -

( 1 - α ) ^ ( 2 / 3 )

[Cl-] = 60 g/L; R2 = 0.9027

[Cl-] =90 g/L; R2 = 0.889

[Cl-] =120 g/L; R2 = 0.9011



9

Figura 18. Prueba del Modelo de Núcleo Reducidopara Control de Difusión de Película a variasconcentraciones de ión cloruro

Control de reacción de superficie

t C r

vk b

n

A

o B

B31

11 (5)

El término “k” es la constante de velocidadespecífica (cm/seg), se determina de la pendientede la recta al trazar 1 – (1-α)1/3 vs t

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0 50000 100000 150000 200000

Tiempo (segundos)

1 - ( 1 - α ) ^ ( 1 / 3 )

[Cl-] = 60 g/L; R2 = 0.9027

[Cl-] =90 g/L; R2 = 0.889

[Cl-] =120 g/L; R2 = 0.9011

Figura 19. Prueba del Modelo de Núcleo Reducidopara Control de Reacción de Capa de Superficie avarias concentraciones de ión cloruro

Defi ni ci ón de térm in os

Variables de proceso.

Adición de ácido al tambor aglomerador . Permitirála sulfatación del cobre produciendo una reacciónexotérmica. La dosis óptima de ácido a usar enaglomeración depende de diversos factores, siendodeterminado este valor en forma experimental.Cuando el mineral ingresado presenta variacionesen su composición, dadas por ejemplo por cambiosen la ley de cobre presente o los componentes de

la ganga, la dosificación de ácido al sistema variaráde acuerdo a las dosificaciones determinadas enpruebas de barrido de curado.

Tiempo de reposo del aglomerado. Tiempos cortosde reposo significan bajas sulfataciones y mayorciclo de riego para alcanzar igual recuperación ydisminución de la eficiencia de consumo de ácido,traspasando el ácido no consumido a la siguienteetapa. Tiempos largos de reposo provocandisminución de la permeabilidad por destrucción delaglomerado producto de la pérdida de humedad enlas capas superiores. Es recomendable efectuar

periódicas humectaciones de la superficie de la pila

mientras se encuentra el aglomerado en reposo,con la solución que iniciará el riego en la lixiviación,para evitar que las capas superiores pierdanhumedad y perjudiquen posteriormente lalixiviación.

Sistema de riego. La decisión sobre si el sistema deriego usará aspersores o goteros está condicionadapor varios factores, entre los que destacan:

La disponibilidad de agua, si es escasaorienta a preferir goteros que generanpérdidas moderadas de evaporación.La necesidad de conservar temperatura desoluciones también orienta a favor del usode goteros, incluso considerándoseinstalaciones tapadas con láminas plásticasy líneas enterradas.

La decisión de regar taludes orienta a favor de

goteros o de aspersores especiales. Solucionesmuy impuras y con peligro de precipitación de salesorientan a favor de aspersores. La necesidad dedesplazar frecuentemente el sistema de riegosugiere el uso de líneas de tuberías conaspersores. Vientos excesivos orientan a favor degoteros. El riego en altura con peligro decongelamiento, orienta preferencias en favor degoteros; en casos extremos, incluso a favor degoteros enterrados en el mineral. La elección delriego por aspersión se da cuando:

El agua no es un factor limitante.

Condiciones climáticas favorables.Régimen de viento moderado.Cuando no se requiere una buenaoxigenación de la solución.

Tamaño de partícula. En este caso se tiene unamplio rango de variación, dependiendo del métodode lixiviación que se aplique.

Botaderos tal como sale de la mina “run-of-mine” ROM. Pilas, chancado desde secundario a 100%(-2“) hasta terciario a 100% (- ¼”), según laporosidad de la roca.

Aglomeración y curado. Lo que normalmente sevaría son las dosificaciones de agua y de ácido,dependiendo del tipo de minerales que se trate. Así, en el caso de minerales de cobre oxidados,cerca del 70 a 90% del ácido consumido en laplanta se agrega durante el curado.

En el caso de los minerales sulfurados, lascantidades de ácido son menores, no superandolos 5 a 10 kg/ton, que constituye casi el 100% delconsumo global del proceso. Para mineralessulfurados y mixtos se ha visto la conveniencia deincluir en el curado entre 5 y 15 g/l de ión férrico.



10

Extracción de cobre. Es función de la ley de mineraly del método de lixiviación usado.

Consumo de agua. Es normalmente bajo y en elcaso de la lixiviación en pilas o en botaderos,corresponde a la humedad residual de los ripios

que se dejan de regar al término de la lixiviación y alas pérdidas por evaporación y arrastre físico con elviento. Lo habitual es que se requiera menos demedio metro cúbico de agua por tonelada demineral tratado.

Altura de lecho. Está determinada por lapermeabilidad (líquida, en el caso de los oxidados,y también gaseosa en el caso de los sulfuros,debido a la necesidad de la presencia de oxígeno)del mineral, la ley de cabeza, el residual de ácidoen las soluciones que alcanzan las capas inferioresde la pila y la cinética global de extracción.

La presencia de arcillas, exceso de finos, y laformación de precipitados (por hidrólisis, porejemplo) pueden disminuir la permeabilidad,resultando en canalizaciones de flujo preferencial yeventual acumulación de soluciones en lasuperficie, restringiendo el acceso uniforme de airey de ácido. Las reacciones consumidoras deoxígeno (lixiviación de sulfuros) se ven afectadasinmediatamente por estas anomalías en lapermeabilidad.

Flujo específico de las soluciones. Las tasas deriego varían entre 5 y 30 l/h/m2, dependiendo del

tipo de lixiviación, tamaño de partícula y altura de lapila. Generalmente se optimiza la combinación flujoespecifico-altura de pila, de forma de no diluirdemasiado las soluciones ricas que van arecuperación.

Ciclo de lixiviación. Aquí también se presentannumerosas situaciones, ya que para mineralesoxidados en pilas se usan entre 30 y 60 días, perosi es en botadero lo habitual es que se extiendanpor un año o más. Para minerales sulfuradosdepende más aún de la granulometría y de lamineralogía.

Consumo de ácido. El consumo depende del tipode mineral y de la ganga. Los oxidados tienden areaccionar mucho más rápido con el ácido ydependiendo del tipo de ganga, ésta también sigue,en general, el mismo patrón. Es decir, paraminerales oxidados, normalmente se tiene tambiénuna ganga más reactiva y el consumo suelealcanzar entre 20 y 60 kg/ton.

En el caso de los sulfuros hay que tenerpresente que parte del ácido se regenera por causade los oxidación del azufre catalizada por bacteria ysi hay excesos de piritas, puede incluso existir el

problema de acumulación de ácido en el sistema.

Sin embargo, es habitual tener valores netos deconsumo entre 5 y 10 kg/ton para los mineralessulfurados.

Concentración de cloruro. Mientras mayor sea laconcentración de ión cloruro mejor será la

capacidad de formación de los complejos de cobre,la tendencia a oxidar los sulfuros secundarios seincrementará.

METALURGIA DE PROCESOS

Equipos y Reactivos

Para la realización de pruebas a nivellaboratorio se utilizaron diferentes equipos,accesorios y reactivos en pruebas de columnas ypruebas de botella al igual que pilasexperimentales, acorde con las necesidades del

proyecto.

Equipos:

Columnas experimentalesBombas peristálticas dosificadores parariego de solucionesEnvases de plástico para percolacionesMangueras de riego.Planta piloto de SX-EWBombas de riego de refinoBombas de envió de PLS.Tanque coalescedor.

Reactivos:

NaCl Acido sulfúricoSulfato ferrosoRefinoSulfato de cobaltoGuartec.

Preparación del Sulfuro de Cobre

Para el inicio de las pruebas piloto se tomomuestras de mineral proveniente del Open Pit 4 elcual se procedió a chancar en laboratorio a malla – 3/4 y aglomerarlo con ratios de acido y NaCl parapruebas a nivel de módulos experimentales,colocando el mineral aglomerado en una pilaexperimental y con un reposos de 30 días paraluego proceder a su riego con refino de planta conconcentraciones de 12 g/L de acido y adicionandoNaCl para llegar a una concentración de 60 g/L decloruro en una poza de riego.

Tabla 2. Condiciones operativas y de proceso en la

lixiviación de módulo industrial



11

Parámetro Unidad Magnitud

Reposo d 30

Tasa de riego L/h/m 8

Volumen módulo m³ 95.37

Area de la corona m² 82.1

Altura del módulo m 1Peso de mineral t 234.0

Tamaño de particula mm 0.0

Densidad aparente t/m³ 1.690

Ley de Cobre Total % 0.629

Ley de Cobre Soluble % 0.124

Contenido de cobre total t 1.472

Contenido de cobre soluble t 0.291

Acido en Aglomerado kg/t 6.25

Cl- en Aglomerado kg/t 0.15

Agua en aglomeración m³ 18.72

Pruebas Metalúrgicas de Lixiviación del Sulfurode Cobre.

Pruebas Preliminares.- Se realizo pruebas enbotellas y columnas experimentales como pruebaspreliminares para determinar la recuperación y elconsumo de acido. Tanto la recuperación como elconsumo de ácido se muestran en la donde seaprecia recuperaciones que van desde los 71.79 %hasta los 83.72 % de recuperación como es el casode la botella 1 que tubo como condición de pruebauna concentración de 60 g/L de cloruro y con NaClproveniente de Salinas como insumo.

0

20

40

60

80

100

0 20 40 60 80 100 120

Tiempo, h

R e c u p e r a c

i ó n

C u

T ,

%Botella 1

Botella 2

Botella 3

Botella 4

Figura 20. Recuperación de Cu de las pruebaspreliminares de botellas con mineral sulfuro.

0

10

20

30

40

50

0 50 100 150

Tiempo, h

G A C ,

k g / t Botella 1

Botella 2

Botella 3

Botella 4c

Figura 21. Consumo de Acido por Ganga (GAC)

0

10

20

30

40

50

0 50 100

Tiempo, h

T A C ,

k g / t

Botella 1

Botella 2

Botella 3

Botella 4c

Figura 22. Consumo de Acido Total (TAC)

0

20

40

60

80

100

0 20 40 60 80 100

ISCUSAC (CuSAC/CuT), %

R e c u p e r a c i ó n C u T ,

%

Figura 23. Recuperación versus índice desolubilidad

0

10

20

30

40

50

0 20 40 60 80 100

ISCUSAC (CuSAC/CuT), %

G A C ,

k g / t

Figura 24. GAC versus Índice de Solubilidad.

Pruebas Metalúrgicas de Selección de Variables.Para la selección de variables se realizaron

pruebas de lixiviación en botellas. Se tomaronmuestras de mineral sulfuro de alta, mediana y bajasolubilidad con una concentración de cloruro de 70g/L



12

0

20

40

60

80

100

0 20 40 60 80 100 120 140 160

Tiempo, h

R e c u p e r a c i ó n C u T ,

%

Botella 6

Botella 7

Botella 8

Botella 9

Bo tella 10

Figura 25. Recuperación de Cobre, en la grafica seobserva las recuperaciones que van desde 50 % a80% de recuperación.

0

5

10

15

20

25

30

0 50 100 150

Tiempo, h

G A C ,

k g /

t

Bot ella 6

Bot ella 7

Bot ella 8

Bot ella 9

Bo tella 10

Figura 26. Consumo de Acido por Ganga.

Pruebas Metalúrgicas de Optimización de

Lixiviación Clorurante en Medio Acido Oxidantes.Se realizaron pruebas iniciales a nivel de módulosexperimentales, obteniendo resultados derecuperación de 88% con concentraciones de Cloroen el riego de 60 g/L

i li

0

20

40

60

80

100

0 20 40 60 80 100 120

Tiempo, d

R e c u p

e r a c i ó n C u T ,

%

º

Figura 27. Recuperación de cobre total, balance porsólidos

0.0

0.5

0 20 40 60 80 100

Time, d

C o n s u m o d e A c i d o H + ,

k g / t

0.0

20.0

40.0

60.0

80.0

100.0

120.0

140.0

C o n

s u m o d e C l o r u r o ,

k g C l -

/ k g C u TAC, kg/t

Acido , kg H+/kg Cu

Figura 28. Consumo de reactivos

CAPITULO IV:

IMPLEMENTACION OPERACIONAL

Equipos y Reactivos.

Equipos:

CoalescedoresDecantadoresTanques de Mezclado.Bombas centrifugas recubiertasFlujo metrosMangueras de riego y aspersores.Modificación de vertederos dedecantadores.

Reactivos:NaClH2SO4

Extractante Acorga M5640Diluyente ORFON SX 80Sulfato de CobaltoGuartec

Preparación del Sulfuro de Cobre.

Para la preparación del mineral se Sulfuro deCobre se fabrico una poza para la dilución de NaCl,la cual es bombeada al tanque aglomerador segúnratios de acido y cloro.

Condiciones de Lixiviación del Sulfuro de Cobre

Acondicionamiento preliminar . El mineralaglomerado es depositado en los módulosdebidamente acondicionados para su lixiviación,esta se realizara por medio de mallas de riego degoteo de 30 x 30 y con una tasa de 6.2 L/h/m2. Lasolución de percolación es drenada por tuberías de12 pulgadas hasta la poza de PLS, para luego serbombeada a la Planta Industrial para su etapa deextracción.

En el cuadro siguiente se muestra losparámetros del modulo Industrial cargado conmineral sulfuro y aglomerado en solución ácida y

NaCl



13

Tabla 3. Condiciones operativas y de proceso en lalixiviación de módulo industrial

Parámetro Unidad Magnitud

Peso Seco t 17996.35

Peso húmedo t 19561.25

Humedad % 8.00

Acido en aglomeración kg/t 7.26

Altura del módulo m 3.00

Area de la corona m2

4813.41

Tiempo de riego d 70

Ley cobre total % 0.65

Ley cobre soluble en ácido % 0.18

Indice de solubilida en ácido % 28.56

Malla goteo m 0.14

Malla aspersion m2

9.00

Tasa aspersion L/h/m2

10.00

Optimización de lixiviación de sulfuros mediante el proceso chapi en medio acido. Para la optimización

de la lixiviación se dio un reposo al Moduloexperimental denominado 1 A de 30 días dereposo, al termino de este periodo se inicio el riegopor un lapso de 66 días para luego entrar en unreposo de 3 días y luego continuar su riego elconsumo de ácido fue de 9.94 Kg/ton

0

10

2030

40

50

60

70

80

90

100

1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56 61 66

ciclo, d

R e c u p e r a c

i ó n ,

%

0

2

46

8

10

12

14

16

18

20

C u ,

t o n s

Recup. % CuT

Recup. % Cusol

Cu en PLS

Figura 29. Recuperación de Cu del moduloindustrial, en lixiviación en medio clorurado.

02468

101214161820

1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56 61 66

ciclo, d

Ratio Kg/tn

Ratio Kg/Kg Cu

Figura 30. Ratios de consumo de acido del moduloindustrial.

Control de concentración de contaminantes en elelectrolito

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

0 1 - E n e

1 8 - E n e

0 3 - F e

b

2 0 - F e

b

0 8 - M a r

2 6 - M a r

1 2 - A

b r

2 0 - A

b r

2 8 - A

b r

1 0 - M a y

2 1 - M a y

2 9 - M a y

0 6 - J u n

1 5 - J u n

Fecha

F e

P P M Fe PPM

Lineal (Fe PPM)

Figura 31. Concentración de fierro en el electrolito

0

50100150200

250300350400450

0 1 - E n e

1 8 - E n e

0 3 - F e

b

2 0 - F e

b

0 8 - M a r

2 6 - M a r

1 2 - A

b r

2 0 - A

b r

2 8 - A

b r

1 0 - M a y

2 1 - M a y

2 9 - M a y

0 6 - J u n

1 5 - J u n

Fecha

M n

P P M Mn PPM

Lineal (Mn PPM)

Figura 32. Concentración de manganeso en elelectrolito

0

1020

30

40

50

60

70

80

01-

Ene

20-

Ene

08-

Feb

26-

Feb

16-

Mar

05-

Abr

18-

Abr

27-

Abr

10-

May

22-

May

31-

May

10-

Jun

Fecha

C L P P M

CL PPMLineal (CL PPM)

Figura 33. Concentración de ión cloruro en elelectrolito

DISCUSIÓN DE RESULTADOS

Evaluación de resultados a escala piloto

Lixiviación de sulfuros, pruebas en botella. Lasprimeras pruebas de búsqueda de parámetros parala lixiviación de sulfuros secundarios de cobreproviene de la voladura estación II sulfuros cuprita.Se ha logrado una recuperación entre 70% y 74%cuando se realizan mezcla de sulfuro con relave enproporciones de 10:1, 7:1 y 5:1, se obtiene unincremento promedio de consumo de ácido porganga de 6.6 kg/t.

La lixiviación en botella de una segundamuestra de sulfuros secundarios de cobre deCuprita Manto superior mezclados con relave enuna proporción 7:1 muestran que se puede obtener

una recuperación de 80% al usar cloruro de sodio



14

como medio de lixiviación para granulometría de 9mm, 6 mm y 3 mm.

Lixiviación de sulfuros, pruebas en columna. Losresultados de lixiviación en columna para 100 díasde lixiviación se muestran en los gráficos. Los

resultados están en el rango de 51% a 61% derecuperación de cobre total en el rango de 6 a 16kg/t y un consumo unitario de ácido por kilogramode cobre. El balance de cobre es realizado conrespecto a los análisis de soluciones de percolacióny análisis de cabeza.

Lixiviación de sulfuros, pruebas planta piloto. Elmódulo 1 tiene un tiempo de lixiviación de 77 díasde riego, la recuperación de cobre total es 48.9%,el consumo de ácido por ganga es de 7.43 kg/t y unconsumo de ácido unitario por unidad de cobre de4.65 kg ácido/kg Cu

El módulo 2 tuvo un tiempo de reposo y curadode 30 días, a la fecha tiene 44 días de tiempo deriego, 77% de recuperación de cobre, un consumode ácido por ganga de 9.8 kg/t y un consumo deácido unitario por unidad de cobre es de 3.32 kgácido/kg Cu.

El módulo 3 tiene un tiempo de riego de 20días, 15% de recuperación de cobre, el consumode ácido por ganga 7.52 kg/t y un consumo deácido unitario por unidad de cobre es de 6.2 kgácido/kg Cu.

Evaluación de resultados a escala operacional

Para la preparación del mineral sulfuro decobre se construyó una poza para la dilución decloruro de sodio, la cual es bombeada al tanqueaglomerador según los ratios de ácido y cloro.

Determinación de las condiciones óptimas de lasvariables. El mineral aglomerado es depositado enlos pads debidamente acondicionados para sulixiviación, ésta se realizará por medio de mallas deriego de goteo de 30 x 30 y con una taza de 6.2 y10 L/h/m2. La solución de percolación es drenadapor tuberías de 12 pulgadas hacia la poza de PLS,

para luego, ser bombeada a la Planta Industrialpara su etapa de extracción.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Conclusiones

La calidad del cátodo de Minera Pampa de

Cobre mantiene una pureza de 99.999% de cobre,siendo la principal impureza el azufre de 2 a 4 ppmque son valores por debajo del exigido según lanorma.

Se ha logrado disminuir el ciclo derecuperación de cobre del sulfuro secundario decobre mediante el incremento de la cinética delixiviación controlado por el uso de soluciones decloruro de sodio en medio ácido mediante elproceso Chapi.

La modificación y construcción de sistemas decoalescencia en la etapa de extracción por

solventes permitió la disminución de concentraciónde cloruro, hierro y manganeso en el electrolito,contaminantes que afectaban la calidad del cátodoy continuidad del proceso.

Recomendaciones

Se recomienda continuar con la geometalurgiadel yacimiento e identificar el comportamientometalúrgico a la lixiviación de cobre, consumo deácido por gangas y consumo de cloruro de sodio.

Realizar estudios para optimizar el consumode ácido y consumo de cloruro de sodio para

minerales sulfurados de cobre.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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2. Xue Deming, Song Dezheng And Liu Xiaoying.The Treatment of Cupric Chloride Solution afterthe Etching Process by Ion Exchange MembraneElectrodialysis, 1 – 7 (1987)

Cinética de recuperación, Lxiviacion Bacteriana vs Proceso Chapi

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 30 60 90 120 150 180 210 240

Tiempo, d

R e c u p e r a c i o n ,

%

Lixiviacion Bacteriana

Proceso Chapi

Consumo de Acido, Lixiviación Bacteriana vs Proceso Chapi

11

4

0

5

10

15

20

25

0 50 100 150 200 250

Tiempo, d

C o n s u m o

d e A c i d o ,

k g / t n

Lixiviacion Bacteriana

Proceso Chapi



15

3. O. Herreros, R. Quiroz, E. Manzano, C. Bou, J.Viñals. Copper extraction from reverberatory andflash furnace slags by chlorine leaching, 1 – 15(1998)

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of mechanically activated chalcopyrite. 1 – 21,(1998)

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16, (2007)

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Hydrogen Chlorides. 1 – 21, (1984)

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Proceso Chapi, Alternativa Para La Lixiviacion de Sulfuros Secundarios de Cobre Con Sal en Medio...

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