Ao de la Inversin Para el Desarrollo Rural y la Seguridad Alimentaria

DISEO DE UNA PLANTA PILOTO PARA LAOBTENCIONDE COBRE REFINADO EN FORMA DE CATODOSCURSO: DISEO DE PLANTAS INDUSTRIALESDOCENTE: Ing.: ORTIZ JAHN, CesarALUMNOS: ALFARO VENTURA, John BUENDIA AQUINO, Ivn ECHEVARRIA TOVAR, Jefferson MURILLO DE LACRUZ, Ronald MANTARI OLARTE, Juan Carlos HUANCAYO-2014

INTRODUCCIN

El proyecto actual plantea la produccin de cobre refinado en forma de ctodos, mediante la aplicacin de la tecnologa actual para extraccin y refinacin de cobre, a fin de garantizar la produccin de cobre ctodo grado A.

La crisis de la minera en Amrica del sur, particularmente en los pases de Bolivia, Per y Chile, durante el periodo de los aos 1984-1987, fue por efecto de la cada de la cotizacin de los principales minerales de exportacin y factor determinante para el cierre de muchas minas. La ms afectada por estas determinaciones fue Bolivia, un pas tradicionalmente minero y dependiendo su economa de esta actividad industrial.

Hoy la minera en Bolivia y el mundo, presenta un nuevo panorama, ante el alza de los minerales en el mercado internacional por la demanda insatisfecha en el mercado de los pases industrializados. Por ello, en la actualidad la minera se hace importante para la economa del pas por ser una de las actividades generadora de empleos y recursos econmicos para el estado, pese a ser una industria de alto riesgo y estar sujeto a factores internos y externos.

La dispersin con que aparece el cobre en la naturaleza, hace necesario someter los minerales extrados a procesos productivos con la finalidad de obtener un metal puro.

Se expone los fundamentos para el diseo y construccin de una planta piloto para lixiviacinextraccin por solventes y electrodeposicin.

La planta procesar 30 toneladas por mes (tpm) en una primera etapa, posteriormente se tiene proyectado ampliar a una produccin para procesar 40 tpm. El diseo se realizar sobredimensionando.

Para realizar los procesos y operaciones tenemos que instalar las siguientes secciones:rea de chancado.

rea Lixiviacin por agitacin.

rea de extraccin por solventes SX

rea de tanques (TF)

reaEW.

CAPITULO I3

GENERALIDADES DEL PROYECTO

1.1. ANTECEDENTES

Se han encontrado algunas informaciones relacionados con el presente trabajo de investigacin como son: Basadre en Historia Republicana del Per. El Per es un pas de tradicin minera. Durante la poca de la colonia se explotaron las minas de plata de Potos (Hoy Bolivia) y las minas de azogue de Santa Brbara (Huancavelica). El azogue es conocido hoy como el mercurio y fue en su momento indispensable para la separacin de la plata. Diversas fuentes coinciden que los minerales provenientes de estas minas permitieron el desarrollo de Europa. De la publicacin del Diario el Comercio mes de marzo 2005, haciendo referencia sobre la problemtica minera, y el anlisis histrico sobre la problemtica de la minera en el Per. La revista Mundo Minero en su publicacin quincenal ao 2003. Hace algunas referencias sobre la problemtica de la minera, y los principales indicadores econmicos relacionados con el sector minero en el Per. Los procesos qumicos de cementacin de cobre se basan en los estudios realizados por Nernst y otros, sobre los potenciales electroqumicos, y los principios establecidos por Faraday en procesos electroqumicos, y los potenciales estndar de reduccin estudiados por WilardGibbs y Stockholm. La cintica de la precipitacin de cobre por primera vez fue investigada por Nadkarniy Wadsworth en 1968, establecindose que la etapa determinante de la rapidez de precipitacin, es la difusin de los iones. Por intermedio de la Revista especializada del Instituto de Investigaciones de FIGMMG de la Universidad Nacional Mayor de San Marcos Per Vol. 8, No 15,9- 13 (2005), ha publicado sobre la produccin de sulfato de cobre, obtenida a partir del cemento de cobre, que es una recopilacin de los trabajos realizados del ex Banco Minero del Per, entre los aos 1980 a 1980. Centro de investigaciones de la Pontificia Universidad Catlica del Per, 2005 ha presentado un estudio realizado por Fiorella Polanco Martnez, sobre Financiamiento para Pequea y mediana Minera en el Per.

1.2. OBJETIVOS.

El presente Proyecto tiene los siguientes objetivos:

1.2.1. Objetivo General

Disear una planta con un nuevo proceso de tratamiento de minerales, con el empleo de tcnicas modernas en la lixiviacin, extraccin por solventes (SX) y electrowinning (EW), para obtener cobre catdico a partir de los minerales oxidados de cobre, dentro del marco de la rentabilidad.

1.2.2. Objetivos Especficos

ConoceryentenderelprocesoderecuperacindeCupor hidrometalurgia a partir minerales oxidados provenientes de mina.

Reactivacinde la minera en Corocoro, por la demanda decobre catdico.

Produccin de cobre electroltico fino con un bajo costo de produccin aprovechando la calidad de los minerales oxidados presentes en esta regin como la malaquita principalmente (CuCO3. Cu (OH)2)

La generacin de empleo directo a pobladores originarios y comuneros aledaos.

1.2. JUSTIFICACIN DEL PROYECTO.

El presente proyecto de investigacin tecnolgica, representa una necesidad inmediata, para proyectarse hacia la pequea y mediana minera en donde se pretende desarrollar la actividad minero metalrgica.

En este captulo, se proceder a detallar el tamao del proyecto. El tamao del mismo estar en relacin con el mercado, tcnicas e inversiones y la localizacin; as como la determinacin del tamao. La localizacin del mismo ser detallada por un anlisis de macro-localizacin y micro-localizacin, y los factores preponderantes para la localizacin; rea y lmites que intervienen en el proyecto; localizacin poltica y administrativa; y por ltimo la accesibilidad al lugar donde se ejecutar.

La aplicacin del presente estudio, est sustentado por las siguientes justificaciones:1.2.1. Tcnico:

Se basa en la aplicacin de tecnologa avanzada en la hidrometalrgia del cobre, para la obtencin de cobre catdico o electroltico, por medio de la lixiviacin en agitacin (LIX),extraccin por solvente (SX), rea de tanques (TF) y electrodeposicin (EW).

1.2.2. Econmico:

La explotacin y proceso de tratamiento racional y rentable de los recursos mineros, dar lugar a generar recursos econmicos a la

empresa,trabajadoresysusfamilias,generandounmovimiento econmico en la regin.

CAPITULO II FUNDAMENTO TERICO DEL PROCESO28

2.1. CONCEPTO DE LIXIVIACION

Es un proceso hidrometalrgico que consiste, en la recuperacin en forma inica de metales valiosos (Cuy, Zn, Au, etc.) de los minerales primarios y/o secundarios por reacciones de disolucin efectuadas a condiciones de temperatura ambiente por intermedio soluciones acuosas. Iones: Materia con carga elctrica que se obtieneal disolver un compuesto qumico. Pueden ser dedos clases, con carga positiva ocationes Cu2+, H+, Na+, etc. Y con carga negativa o aniones SO4-,NO3-

,CO2- , etc.

Solucin Acuosa (fase acuosa): Es una mezcla lquida de agua con algn compuesto qumico cido o bsico disuelto en ella que permiten contener iones metlicos.

2.2. METODOS DE LIXIVIACION

En la industria se practican varios mtodos para mtodos para contrastar la fase slida con la solucin acuosa extractante en un espacio confirmado. La seleccin del mtodo de lixiviacin depende de:Caractersticas fsicas y qumicas de la mena.

Caractersticas mineralgicas.

Ley de la mena.

Solubilidad del metal til en la fase acuosa.

La cintica de disolucin.

Magnitud de tratamiento.

Facilidad de operacin.

La hidrometalurgia del uranio y del cobre, presenta las mayores variedades de mtodos para lixiviacin, entre estos tenemos:a) Lixiviacin in-situ.

b) Lixiviacin en botaderos. c) Lixiviacin en pilas.d) lixiviacin en bateas.

e) lixiviacin en reactores agitados.

f)Lixiviacin en autoclave o reactor a presin.

Otra clasificacin ms generalizada puede ser la siguiente:

1. Lixiviacin de menas :

Menas de alta ley.

Menas de baja ley.

2. Lixiviacin de concentrados productos de tratamiento:

Concentrados de flotacin.

Colas de proceso.

Calcinas.

Lodos Andicos.

2.3. REACTIVOS UTILIZADOS EN LA LIXIVIACIN

Los Reactivos usados para lixiviar minerales deben en general ser baratos, fciles de regenerar y capaces de disolver rpidamente los minerales deseados pero no los minerales de ganga.

Los disolventes que se utilizan en la lixiviacin incluyen tanto soluciones cidas como alcalinas, as como tambin algunas sales, pero el cido sulfrico es el que se emplea universalmente. Esto se debe en parte, a su eficiencia como disolvente y en parte a que es fcil de conseguir y de bajo costo; es fcil de manejar y su prdida durante el proceso son bajas.

La disolucin de minerales oxidados requiere de la presencia de un oxidante. Los ms usados son el oxgeno y los iones frricos.

Soluciones alcalinas como hidrxido de amonio con oxgeno o carbonato de amonio mas hidrxido de amonio se usan para lixiviar menas de cobre nativo y carbonatos metlicos (azurita y malaquita).

La ventaja de usar una solucin de lixiviacin alcalina con una ganga carbonatada (calcita, dolomita) es que la solucin alcalina no ataca los minerales de ganga, mientras que el uso de lixiviacin cida consumira una cantidad considerable de cido debido al ataque de la ganga.

Cuando el cobre se lixivia con una solucin alcalina conteniendo amoniaco, el cobre se puede precipitar como CuO mediante calentamiento, lo cual tambin expulsa el amoniaco y el dixido de carbono de la solucin permitiendo la recuperacin de estos gases.

2.4. QUMICA DE LA LIXIVIACIN DE MINERALES DE COBRE

Los minerales oxidados de cobre se disuelven rpidamente en cido sulfrico diluido.Los minerales oxidados de cobre ms fciles de

lixiviar son los sulfatos (chalcantita) y sulfatos bsicos (anclerita y brocantita) enseguida vienen los carbonatos (malaquita y azurita), la atacamita y la tenorita.

La cuprita en cambio necesita la presencia de un oxidante para disolverse completamente. Los silicatos de cobre son los que tienen una cintica de lixiviacin ms lenta.En cualquier sistema de lixiviacin es inestable la co-dilusicin de otros elementos de impurezas, generndose soluciones poli-inicas que deben ser purificadas antes de recuperar el cobre desde las soluciones.En algunos casos los productos de la reaccin misma de lixiviacin son impurezas dainas. Este es el caso de laatacamita que produce iones Cl- los cuales provocan problemas en la

recuperacin de cobre desde las soluciones de lixiviacin.Otro ejemplo lo constituye la lixiviacin de crisocola. La crisocola, que es uno de los minerales oxidados ms abundantes, tiene una cintica de lixiviacin relativamente lenta y como producto de su lixiviacin se obtiene slice coloidal. Esta slice provoca serios problemas en los sistemas de SX.Los minerales sulfurados de cobre no son solubles en cido sulfrico diluido a menos que exista un agente oxidante en la solucin. Aun entonces las reacciones de lixiviacin son muy lentas a menos que las condiciones oxidantes del sistema sean extremadamente fuertes.Los oxidantes ms

usados en la lixiviacin de minerales sulfurados de cobre son el oxigeno y el ion frrico.

TABLA NVI: Composicin de los minerales de cobre y su solubilidad

MineralComposicin%CuSolubilidad

Azurita2CuCO3.Cu(OH)255,3Fcilmente soluble en cido

MalaquitaCuCO3.Cu(OH)257,6Fcilmente soluble en cido

CrisocolaCuSiCO3.2H2O36,1Soluble en cido

TenoritaCuO79,7Soluble en cido

AtacamitaCuCl2.3Cu(OH)250,5Soluble en cido

AntleritaCuSO4.2Cu(OH)253,8Soluble en cido

BrocantitaCuSO4.3Cu(OH)256,2Soluble en cido

CupritaCu2O88,8Soluble en cido y Fe3+

DioptosaCuSiO3.H2O57,9Soluble en cido

CalcositaCu2S79,8Soluble en cido y Fe++

CovelitaCuS66,4Soluble en cido y Fe3+

BornitaCuFeS463,3Parcialmente soluble en cido y Fe3+

calcopiritaCuFeS234,6Parcialmente soluble en cido y Fe3+

Fuente: Propia

2.5. METODOS DE LIXIVIACION DE MINERALES.

TABLA N VII: RESUMEN DE METODOS DE LIXIVIACIN DE MINERALES

Resumendediferentestcnicasdelixiviacindeminerales

RangosdeAplicacin yResultadosMtodosdeLixiviacin

EnBotaderosEnPilasPercolacinAgitacin

LeydelmineralBajaleyBaja-mediaMedia-altaAltaley

TonelajeGrandeGranamedianoAmpliorangoAmpliorango

InversinMnimamediaMediaaaltaalta

GranulometraCorridodeminaChancado gruesoChancad o medioMolienda hmeda

Recuperacionestpicas40a50%50a70%70a80%80a90%

TiempodetratamientoVariosaosVariassemanasVariosdashoras

CalidaddesolucionesDiluidas(1-2gplCu)Diluidas(1-6gplCu)Concentradas(20-40gplCu)Medianas(5-15gplCu)

Problemasprincipalesen suaplicacin-recuperacin incompleta,-reprecipitacindeFeyCu,-canalizaciones,-evaporacin-prdidasde soluciones-solucionesmuydiluidas.-recuperacin incompleta,-requieredegrandesreas,-canalizaciones,- precipitacio nes,-evaporacin.-bloqueopor finos,-requieredemsinversin,-manejode materiales,-necesidaddeMayorcontrolen laplanta.-molienda,-lavadoen contracorriente,-tranquede relaves,-inversinmuyalta,-controldela plantaesms sofisticado.

Fuente: Propia

2.6. PRINCIPALES REACCIONES QUMICAS

a. Disolucin de minerales oxidados de cobre

Azurita

2CuCO3.Cu(OH)2 + 3H2SO4 3CuSO4 + 2CO2 + 4H2O(1)

Malaquita

CuCO3.Cu(OH)2 + 2H2SO4 2CuSO4 + CO2 + 3H2O(2)

Crisocola

CuSiCO3.2H2O + H2SO4 CuSO4 + SiO2 + 3H2O(3)

Tenorita

CuO + H2SO4 CuSO4 + H2O(4)

Atacamita

CuCl2.3Cu (OH)2 + 3H2SO4 CuCl2 + 3CuSO4 + 6H2O(5)

Antlerita

CuSO4.2Cu (OH)2 + 2H2SO4 3CuSO4 + 4H2O(6)

Brocantita

CuSO4.3Cu (OH)2 + 3H2SO4 4CuSO4 + 6H2O(7)

Cuprita

Cu2O + H2SO4 CuSO4 + Cu + H2O(8) Cu + Fe2 (SO4) CuSO4 + 2FeSO4(9) Cu2O + H2SO4 + Fe2 (SO4)3 2CuSO4 + 2FeSO4 + H2O(10) Disolucin de minerales sulfurados de cobreCalcosita

Cu2S + Fe2 (SO4)3CuS + CuSO4 + 2FeSO4 (11) CuS + Fe2 (SO4)3 CuSO4 + 2FeSO4 + S (12) Cu2S + 2Fe (SO4)3 2CuSO4 + 4FeSO4 + S (13) CovelitaCuS + Fe2 (SO4)3 CuSO4 + 2FeSO4 + S(14)

Bornita

CuFeS4 + 6Fe2 (SO4)3 5CuSO4 + 13FeSO4 + 4S(15)

Calcopirita

CuFeS2 + 2Fe2 (SO4)3 CuSO4 + 5FeSO4 + 2S(16) Accin de los lixiviantes con los componentes de la ganga

Pirita (FeS2)

No es atacada ni por cido sulfrico ni en mezclas con sulfato frrico.

Pirrotita (FeS)

Se disuelve fcilmente en medio de cido sulfrico con sulfato frrico.

Arsenoprita (FeAsS4)

Se disuelve menos fcilmente con los anteriores lixiviantes.

Limonita (2Fe2O3.3H2O)

Fcilmente soluble en cido sulfrico.

2.7. FACTORES QUE INFLUYEN EN LA LIXIVIACIN DE MINERALES DE COBRE

La lixiviacin de cobre depende de diversos factores que tambin son comunes en otros metales.

Naturaleza del mineral

La lixiviacin depende de las propiedades fsicas y qumicas del mineral.La naturaleza de la ganga, tambin influye decisivamente. Si es muy calcrea (mayor de 10%), el consumo de cido se hace antieconmico, o si es muy silicosa es muy rebelde al ataque del disolvente.

Tamao de partcula

El objeto de triturar el mineral antes de la lixiviacin, es desde luego facilitar el contacto del disolvente con el mineral, as como la separacin posterior del solvente en un tiempo razonable.

La granulometra del mineral est en funcin de:

El tipo de mineralizacin.

Porosidad del mineral.

Forma de distribucin del mineral.

Porcentaje de finos producidos en el chancado.

Los minerales densos se lixivian ms lentamente que los porosos. Y los minerales de grano fino por lo general se lixivian mejor que aquellos que tienen grano grueso. Si el mineral es muy poroso no necesita ser de grano fino.

Concentracin del disolvente

Es otro factor importante que va a incidir en el costo del proceso. Por lo tanto, es vital encontrar el consumo ptimo de cido para cada etapa del proceso. Para elegir tanto la concentracin de la solucin como

el disolvente que se va a utilizar, es cuestin de buscar el equilibrio de algunos factores.

Tiempo de contacto

El tiempo de contacto es un valor muy importante, especialmente cuando se lixivian sulfuros cuya solubilidad es lenta. Generalmente el tiempo de contacto se refiere tan solo al tiempo durante el cual el mineral est en contacto con el lquido lixiviante recin preparado. Cada etapa lleva un control de tiempo dependiente de las variables que coexisten en el proceso y orientado a lograr la mxima recuperacin en el menor tiempo posible.

Temperatura del disolvente

La temperatura es importante, puesto que la solubilidad de los sulfuros de cobre aumenta considerablemente cuando se aumenta la temperatura del disolvente agregado.

PH

La acidez de la solucin es muy importante para los posteriores procesos de recuperacin del cobre, el pH de la solucin debe estar entre1,8 y 2

Cintica de la lixiviacin

La velocidad con que se llega al estado de equilibrio de una fase, involucrada en un proceso de un determinado elemento se denomina cintica.

En cintica se acostumbra a distinguir a dos tipos de reacciones; homogneas y heterogneas. El primer trmino se refiere a reacciones que ocurren dentro de una sola fase, es decir, entre las molculas de un gas o en una solucin.

Una reaccin se denomina heterognea si hay ms de una fase involucrada. Por ejemplo, la corrosin de un metal, disolucin de un mineral o precipitacin de un metal con hidrogeno puede incluir difusin en una solucin.

En un sistema cintico complejo el progreso de la reaccin puede seguirse ya sea midiendo la velocidad de desaparicin de reactivos o la velocidad de aparicin de productos. La cantidad de cada uno depender de la estequiometria global de la reaccin. Esto se puede expresar mejor en trminos de la velocidad racional rr que es la velocidad de aparicin o

desaparicindeuncomponentedadodivididoporsucoeficiente estequiomtrico.

Reaccin general:

aA bB cC dD

r dnAra

dnBb

dnCc

dnDd

(1)

En general, para reacciones heterogneas la etapa controlante de la velocidad puede ser una sola o una combinacin de las siguientes etapas:

a.Difusin de reactivos desde el seno de la solucin a la superficie del slido.

b.Reaccin de los reactivos en o con la superficie slida.

c.Difusin de productos desde la superficie al seno de la solucin.

d.Si la reaccin produce un slido o deja un residuo slido poroso hay dos etapas adicionales que son:

Difusin de reactivos a travs de la capa de producto slido.

Difusin de productos a travs de la capa de producto slido.

Difusin hacia la superficie del slido.

Bsicamente la difusin es un proceso que tiende a igualar concentraciones dentro de una fase. La fuerza impulsora es el gradiente de concentracin dentro de la fase, y la concentracin en todo instante est relacionada con la coordenada de difusin, el gradiente de concentracin y la influencia de la concentracin y temperatura en elcoeficiente de difusin. La primera ley de Fick para la difusin es:

J D Cx

(2)

Donde J es la cantidad de material que difunde por unidad de tiempo. C es la concentracin, x la coordenada de posicin y D es el coeficiente de difusin.En la mayora de los sistemas Hidrometalrgicos se introduce poco error si se considera que el coeficiente de difusin es constante e independiente de la concentracin. En reacciones de disolucin o precipitacin de un slido, la difusin a travs de una zona adyacente a la interface slido lquido puede ser controlante de la velocidad.

Debido a la influencia de los parmetros del estado slido, la velocidad de reaccin superficial a menudo se relaciona tanto al rea superficial tanto como a la concentracin de sitios reactivos por unidad de

rea disponible para la reaccin.La expresin cintica general para una

reaccin de primer orden se escribe:

dn ACK Kdt0

(3)

Donde A es el rea superficial del slido, C es la concentracin en la solucin, K es la constante de velocidad y K0 es la concentracin de sitios superficiales potencialmente reactivos. En un caso especial es aquel en el cual un producto formado ocupa el mismo volumen que la fraccin del slido que ha reaccionado. En procesos Hidrometalrgicos esto normalmente significara que la porosidad en el producto compensara por la masa neta removida durante la lixiviacin. Este caso es aplicable a muchos casos en la lixiviacin de menas oxidadas y sulfuradas como tambin a la reaccin de algunas partculas de minerales puras.

El resultado neto es un ncleo recesivo con una capa de material poroso alrededor como se ilustra en la figura. El radio original de la partcula es r0 y el radio del ncleo sin reaccionar es r.

La expresin cintica en este caso es:

Consideraciones preliminares

Aun cuando la lixiviacin por agitacin es una tecnologa que presenta caractersticas muy positivas para la recuperacin de especies solubles, nunca debe olvidares que hay otras tcnicas alternativas que no pueden pasarse por alto.

Tomar a prioridad una decisin en favor a la lixiviacin por agitacin puede constituir un error de grandes proporciones. Prcticamente lo nico que podra afirmarse con certeza es que ella aventaja a la lixiviacin en percoladores y por agitacin, por razones de mejor recuperacin.

La decisin en favor de la lixiviacin por agitacin solo puede adoptarse luego de anlisis basado en el comportamiento metalrgico de la mena, determinado exhaustivamente en pruebas de laboratorio, que deber clasificar el proceso metalrgico completo necesario para obtener el mximo de recuperacin y determinar cules son los costos asociados a las diversas etapas.

Las pruebas metalrgicas debern evaluarse principalmente:

Relacin: grado de chancado vs recuperacin, cintica

Relacin: consumo de reactivos vs recuperacin y concentracin de reactivo.

Influencia y condiciones de la cintica y recuperacin.

Concentraciones de especies en soluciones obtenidas.

Influencia del tamao de partcula

pH de trabajo.

Control de impurezas y manejo de descartes y ripios.

Influencia de la recirculacin de soluciones tratadas en la planta de recuperacin.

2.9. EXTRACCIN POR SOLVENTES

Una vez que la solucin circula por las pilas o agitacin estas llegara a una concentracin de, aproximadamente 10 a 15 gramos por litro de Cu y estas soluciones son depositadas en una poza de solucin rica, De la misma posa se bombeara a la planta de extraccin por solventes.En el proceso global de la extraccin por solventes se distinguen tres momentos fundamentales que consisten en:1) El lquido extractante (fase orgnica) se agrega a la solucin primaria de lixiviacin (fase acuosa) en un recipiente con agitacin turbulenta, y se conecta con el in metlico, este in de inters es transferido desde la fase acuosa (solucin de lixiviacin) a la orgnica, a travs de la interface de dos lquidos no miscibles (Extraccin).2) Enseguida, este complejo extractante - in metlico (fase orgnica) es separado de la solucin por medio de las piletas de decantacin en donde se separan la fase orgnica cargada y la solucin primaria ya pobre en cobre pero con altas impurezas. La fase superior corresponde a la capa orgnica, que se mantiene all debido a su menor peso especfico. Donde luego es llevado a una solucin secundaria pobre en el in metlico y sin impurezas de otro tipo. (Separacin de fases).

3) En esta etapa se produce un proceso igual al primero, pero con el ion metlico que viaja en sentido contrario. En esta solucin secundaria se produce la re extraccin. Es decir, el elemento de inters es liberado de la fase orgnica y es nuevamente devuelto a la solucin, la que al estar exenta de impurezas es ptima para el proceso siguiente de EW. (Reextraccin o Stripping).

El lquido que denominamos orgnico es una mezcla de dos componentes, el extractante (cognisLix 9097N) 20% - 23% y el disolvente (Shell o oxform) 80% - 77%. El extractante es el encargado de la captura del cobre y el disolvente es el que permite la separacin de las fases.

Estos procesos ocurren en recipientes estanques de (PRFV) fibra de vidrio reforzada con resina anticida vinilester (Derrakane 411) 100% impermeables, que en su parte superior son abiertos.

Cada recipiente contiene bsicamente dos partes una de mezcla de fases (con agitacin) y otro de separacin de fases que es un decantador contino con flujo laminar de los lquidos

Fuente: Propia

Fig. N2:VISTA LATERAL DE LOS MEZCLADORES DECANTADORES, CON SU MEZCLADOR DE AGITACIN

En la figura 2. La Parte superior, de este rebalsa al decantador (en celeste), y dentro de este las canaletas de doble entrada para la separacin de las fases, en rojo las copas de rebalse de acuoso, y en fucsia los refuerzos perimetral.

Para recuperar metales, el reactivo orgnico debe reunir varios requisitos:

Extraer el Cu selectivamente desde la solucin acuosa o PLS.

Liberar el Cu extrado a una solucin acuosa de alta acidez (electrolito)

Ser estable en el tiempo de uso.

No inflamable, no txico, no cancergeno.

Ser soluble en un diluyente de baja solubilidad en soluciones acuosas.

Igualmente el diluyente debe reunir ciertos requisitos fsicos y qumicos para facilitar el contacto entre las fases acuosas y orgnicas e igualmente la separacin de fases luego del mezclado. Estos son:

Solubilizar el extractante en estado lquido.

Tener muy baja solubilidad de la fase acuosa.

Tener alta temperatura de inflamacin.52

Ser estable en un amplio rango de condiciones de operacin

Los objetivos principales de la SX son: concentracin y purificacin.

Bases del proceso.

La solucin acuosa (fase acuosa) est conformada por la mezcla de agua con cido sulfrico (con pH 2) conteniendo los iones metlicos recuperados en la etapa de lixiviacin como son: cobre, hierro, aluminio, manganeso, molibdeno, etc. A esta solucin tambin le llamamos PLS (PregnantLeachSolution).

La solucin orgnica (fase orgnica) est conformada por la mezcla de un diluyente (hidrocarburo de alta pureza) con un extractante orgnico de cobre.

Etapa de extraccin

Es la recuperacin selectiva del Cu2+ por medio de la solucin orgnica desde las soluciones acuosas cidas producto de la etapa de lixiviacin (PLS)

La reaccin qumica de esta tapa es la siguiente:

2HR

faseorgancia

CuSO4

faseacuosa

CuR2

faseorgancia

H

2 SO4

faseacuosaraff

(5)

Como podemos notar los iones de cobre de la fase acuosa son intercambiados con los iones hidrogeno disociados de la fase orgnica, de modo que la fase acuosa empobrecida en cobre, llamada raff, va siendo cada vez ms cida.

Etapa de re-extraccin

Es la etapa donde el cobre conseguido por la fase orgnica en la etapa de extraccin es transferido a una solucin acuosa fuertemente cida (180 gpl) llamado electrolito descargado. Esta solucin aumente su concentracin de cobre y es utilizado luego como electrolito cargado para el proceso de electrodeposicin.

(CuR2 ) faseorgancia (H 2 SO4 )electrolitopobre 2(HR) faseorgancia (CuSO4 ) (6)

En la etapa de re extraccin el cobre contenido en el orgnico cargado se re-extrae por accin del alto contenido de cido del electrolito pobre, resultando as la transferencia de cobre desde la fase orgnica a la fase acuosa, mientras que el acuoso rico en cobre (electrolito rico) se ha

despojado del cido estequiomtricamente equivalente al cobre transferido; La fase orgnica desprovista de cobre que fluye desde el decantador de re extraccin se denomina orgnico descargado y se recicla hacia las etapas de extraccin para reiniciar el proceso en circuito cerrado.

Como podemos ver en la formula, el cobre de la fase orgnica es intercambiado por el hidrogeno de la fase acuosa electroltica de manera que esta aumenta su concentracin de cobre y la fase orgnica recupera su ion de hidrogeno y se encuentra nuevamente en condiciones de ingresar a la etapa de extraccin.

Cuanto ms cida la solucin y ms alta la temperatura, mayor ser la eficiencia de re extraccin del cobre.

2.9.1. Parmetros del Proceso

Parmetros de extraccin

La reaccin qumica de intercambio inico, uno de los parmetros ms importantes, que controla el equilibrio de la reaccin o el sentido del desplazamiento de sta es el contenido de cido de la fase acuosa; de ah que el comportamiento o las caractersticas de extraccin de cobre de un reactivo est regido por la acidez del medio. Lo mismo sucede con varios otros elementos que bajo ciertas condiciones de pH pueden ser extrados. Por ejemplo a pH 2 el cobre (II) es fuertemente extrado, el hierro frrico es dbilmente extrado, mientras que el Ni y Co (II) no son extrados. Sin embargo a pH > 4 los cuatro metales son fuertemente extrados.

En esta etapa se consideran los siguientes parmetros de operacin:a. Capacidad mxima del solvente de cobre.

La capacidad mxima depende fundamentalmente de la concentracin del extractante (cognisLix 9097N) 20% - 23% y. En el diluyente (Shell o oxform).Utilizado en las pruebas a 80% - 77%. ) y el pH de la solucin acuosa (pH 2).

A mayor concentracin de extractante y a ms alto pH la capacidad ser mayor, pero a medida que aumenta la cantidad de extractante, la separacin de las dos fases acuosa y orgnica, se hace ms debido a que aumenta la viscosidad de la mezcla.b. Concentracin de extractante

La variable concentracin del extractante (en nuestro caso de Lix. 9097N en el diluyente es el ms importante ya que esta en relacin con el ratio de extraccin de cobre.

A una concentracin dada, al subir el pH del PLS, la capacidad mxima tiende a un lmite.c. pH de la solucin acuosa PLS.

El pH de la solucin acuosa inicial PLS es la segunda variable en importancia. A menor acidez (es decir mayor pH) mayor ser la transferencia o extraccin de cobre. Pudiendo trabajar en el rango de1.8 a 2, tomando en cuenta que ms all del pH 2 el extractante captura otros iones aparte del cobre.d. Relacin de volumen de fase acuosa a volumen de fase orgnica.

La relacin entre el flujo de solucin acuosa y el flujo de solucin orgnica en el mezclador, tiene su incidencia notoria en la extraccin,

quedando demostrado que cuando menos sea el flujo de solucin orgnica, ms baja ser la extraccin. La relacin O/A debe ser de 1/1.

e. Tiempo de mezclado.

El tiempo de mezclado es otra variable de consideracin que influye en la mayor o menor extraccin del ion cobre. Correspondiendo una mezcla promedio de 3 minutos por etapa. El tiempo se determinara de acuerdo al diseo de las celdas y a las pruebas de laboratorio.

f. Tiempo de separacin de fases

El tiempo de retencin en el separador de fases (sedimentador) es tambin de consideracin, ya que con tiempos de retencin adecuados se logra separar totalmente las fases, evitando de esta manera los atrapamientos de orgnico y acuoso.g. Continuidad de fase.

Se llama continuidad de fase a la predominancia de una de las fases en la relacin de mezclado si existe la predominancia de orgnico la continuidad es orgnica y si existe predominancia de fase acuosa la continuidad es acuosa. La continuidad de fase deseada se obtiene manteniendo el flujo de esta ligeramente ms alto que el flujo de la otra

fase. En una continuidad acuosa se logra una separacin de fases ms rpida y se evita los atrapamientos de acuoso en el orgnico cargado. Esta continuidad es de poca viscosidad y coloracin ms clara y tambin se caracteriza por su alta conductividad elctrica.h. Banda de dispersin o interfaces acuoso/orgnico.

Zona donde se produce la separacin de las dos fases en el sedimentador. Aqu la emulsin proveniente del mezclador se rompe y el orgnico se filtra a travs de la banda, mientras que el acuoso baja a su fase.

Es aconsejable que esta interface tenga el espesor mnimo posible y se ubique siempre en el nivel medio del sedimentador.

Parmetros de re extraccin

a. Relacin O/A en mezcladores.

La relacin entre el flujo de solucin acuosa electroltica y el flujo de solucin orgnica en el mezclador, tiene tambin incidencia notoria en la re extraccin.

b. Temperatura del electrolito.

La temperatura del electrolito influye decisivamente incrementando la eficiencia de la re extraccin de cobre y a la vez que acelera la separacin de las fases de esta etapa, influyendo indirectamente en forma similar en la etapa de extraccin, siendo recomendable entre 303 k. y 308 k.c. Contenido de cobre en la solucin electroltica de reextraccin.

El contenido de cobre en la solucin electroltica debe variar entre 35 a 40 gpl aproximadamente para no restarle acidez (concertacin de cido libre) al electrolito y pueda despojar al orgnico cargado la mayor cantidad de cobre.d. Contenido de cido sulfrico en la solucin de re extraccin.

Cuanto ms cido libre tenga el electrolito, mayor ser la eficiencia de transferencia, pudiendo conservarse la acidez libre en 170 gpl.e. Tiempo de mezclado.

Al igual que la etapa de extraccin. El tiempo de reaccin o agitacin de las fases es de 3 minutos aproximadamente por etapa, para asegurar una buena eficiencia de reextraccin y obtener un orgnico descargado con menor cantidad de cobre.

f. Separacin de fases.

A travs de un control minsculo de la relacin O/A, altura de orgnico en el separador y una menor banda de dispersin debe conseguirse una buena separacin de fases orgnicas y acuosas, controlando los atrapamientos de orgnico y acuoso.g. Continuidad de fases.

Se debe tener el mismo criterio de la etapa de extraccin. Enlaetapadereextraccinesaconsejabletrabajaren continuidad orgnica.h. Banda de dispersin o interface acuoso/orgnico.

Se debe tener en cuenta el mismo criterio de la etapa de extraccin.Principales equipos o instalaciones de la planta SX

Laguna de almacenamiento de solucin de PLS.

Mezcladores.(mixers).

Decantadores.

Vertederos.

Estanques coalescedores.

Estanque pulmn solucin orgnica.

Estanque pulmn solucin refino.

Estanque pulmn solucin electrolito rico.

Estanque pulmn solucin electrolito gastado.

Estanque colector de borras.

Estanque de agua de lavado de filtros.

Celdas columnares.

Filtros de electrolito.

Estanque para solucin de las borras.

Filtro para tratamiento de orgnico con arcilla.

Intercambiadores de calor electrolito/agua caliente.

Centrifuga para tratamiento de borras.

Estanque de almacenamiento de orgnico contaminado.

Estanque para tratamiento de borras.

Funciones de los equipos e instalaciones principales

Lagunas de almacenamiento de soluciones de lixiviacin PLS: Estn destinados a recepcionar las soluciones producidas en la lixiviacin (adecuada capacidad. En su diseo debe considerarse la decantacin de slidos, tiempo de residencia y la alimentacin por

gravedad al proceso de SX que es una alternativa econmicamente interesante, pero que depende de la topografa del terreno. Mezcladores: Son cmaras de mezcla para producir el contacto intimo y el intercambio o transferencia qumica. Factores que tienen incidencia en la performance de estos equipos son: tiempo de residencia, velocidad de agitacin, slidos en suspensin contenidos, ingreso de aire, razn de fases, continuidad de fases. Decantadores: Son piscinas a las que ingresa la dispersin para que se produzca la coalescencia o la separacin de ambas bases por el efecto de la fuerza gravitacional, debido a la diferencia de densidades. Factores a considerar en el efecto de coalescencia son: flujo especifico, banda de dispersin, velocidad de desplazamiento, tiempo de separacin de fases, altura de fases. Vertederos: Son las canaletas ubicadas al final de los decantadores, para recibir por rebase las fases ya separadas. Los atrapamientos de una fase en la otra se deben controlar en stos; Aqu se muestra para determinar atrapamientos y para hacer determinaciones analticas para efecto de balances. Coalescedores: Son estanques rellenos con material organoflicos, en la forma de virutas, filamentos o mallas que facilitan la separacin

orgnico/acuoso (coalescencia) para lo cual se hace pasar la corriente de orgnico del circuito, produciendo la separacin y decantando el acuoso arrastrado que se retira va drenaje que poseen estos equipos. Estanque pulmn de solucin orgnica: Estanque receptor de la solucin orgnica cargada ubicado al final del circuito, sirve depulmn para el bombeo de vuelta al proceso. Requiere tener dimensiones que permitan un tiempo de residencia para coalescer al mximo del acuoso arrastrado por atrapamiento. Laguna de almacenamiento de solucin refino: Receptores de todo el refino efluente del proceso SX, pulmn para el bombeo de la solucin que retorna a la lixiviacin. Se requiere que tenga dimensiones adecuadas para asegurar la operacin sin interrupciones de las pilas y para coalescer el orgnico arrastrado. Se debe considerar bomba flotante auxiliar u otros equipos para captar y recuperar el orgnico acumulado en la superficie. Estanque pulmn de solucin electrolito rico: Recepciona, almacena y sirve de pulmn para el bombeo del electrolito rico producido, hacia los circuitos de limpieza; en su superficie puede eventualmente

producirse acumulacin de solucin orgnica, cuya recuperacin debe considerarse. Estanque pulmn de solucin de electrolito gastado: Receptor de las soluciones que retornan del proceso de electrlisis y que en parte se mezcla con electrolito rico para constituir la mezcla que alimenta las celdas, la otra parte se bombea al proceso de SX. Estanque colector de borras:Recepciona y acumula las borras retiradas desde los decantadores para su envo hacia los equipos de tratamiento, para la recuperacin de la solucin orgnica. Estanque de agua de lavado de filtros: Es un pulmn de agua de buena calidad para realizar el retro - lavado de los lechos filtrantes, con el fin de remover los slidos y el orgnico retenido. Celdas columnares: Celdas para flotar con aire el orgnico arrastrado en la solucin electrolito rico, generalmente se usan como complemento preliminar para mejorar la eficiencia de los equipos de filtracin. Filtros de electrolito: Filtros duales con lechos de granate y antracita, que tienen la finalidad de retener las partculas de orgnico y slidos en suspensin para disponer de un electrolito tan limpio como sea posible para alimentar las celdas de electrodeposicin.

Estanque para slidos de las borras: Acumula los slidos resultantes de los tratamientos de las borras para recuperar solucin orgnica. Los slidos generalmente se descartan como material inservible. Filtro para el tratamiento del orgnico con arcilla: Filtro que opera con un queque de arcilla y que restituye las propiedades de separacin de fases de la solucin orgnica, que se ha contaminado con productos de degradacin o con sustancias tenso-activas. Intercambiadores de calor - Electrolito/agua caliente: Equipo destinado a transferir calor desde agua caliente al electrolito que va a la electrodeposicin para acondicionarlo trmicamente para el proceso de electrlisis. Centrifuga para el tratamiento de borras: Reactor donde se realiza la ruptura de crudo mediante accin centrifuga, para recuperar la solucin orgnica contenida. Estanque de almacenamiento de orgnico contaminado: Receptor de orgnico que requieren de acondicionamiento antes de retornar al proceso.

Control del proceso.

En un proceso de SX/EW no se requiere excesiva instrumentacin, pero es imperativo contar con control automtico de ciertas variables, ya que hay varias corrientes de lquido interactuando bajo ciertas condiciones de relacin de fases, tiempo de residencia, flujos especficos y velocidades de desplazamiento, que deben configurar un sistema estable y eficiente.

La instrumentacin requerida es de dos tipos: para mantener determinados caudales y para prevenir desestabilizaciones las cuales generalmente van conectadas a alarmas.

El control de los adecuados caudales en la nave electroltica es esencial, ya que por ejemplo flujos insuficientes de electrolitos frescos en las celdas produciran cada de concentracin de cobre y esto se traducira en pobre calidad catdica.

2.10. ELECTRODEPOSICIN DE COBRE Electro-obtencinEl electrolito limpio (solucin acida de sulfato de cobre) hecho a partir de agua de osmosis y cido sulfrico, proveniente de la ltima etapa de la extraccin por solventes es transportado por bomba centrifuga hasta las celdas de electro obtencin, con una concentracin entre 40 a50 gramos por litro de cobre

Sumergidas dentro de estas celdas estn las placas (ctodos) en donde se deposita el metal (Cu) de la solucin. La solucin circula de estas celdas estancas al depsito de electrolito circulante permanentemente entrando solucin de alta concentracin y saliendo solucin pobre de cobre de aprox. 35 gramos por litro.Esta solucin pobre vuelve a la etapa de extraccin a recoger ms cobre, repitindose la operacin. Los ctodos estn listos para ser retirados en un periodo aproximado de 6 a 7 das dependiendo de la intensidad de corriente aplicada, la capa de cobre formada sobre los ctodos de acero inoxidable, deben ser aproximadamente de 3 mm de cada lado, debiendo pesar unos45 Kg cada cara.

Sobre las 2 celdas electrolticas se encuentra un puente gra que levanta y retira los ctodos para el despegue manual del cobre y luego volver a colocar los ctodos permanentes para cumplir un nuevo ciclo.

2.10.1. Descripcin General del Proceso

El proceso de electro obtencin de cobre constituye la etapa terminal del proceso de beneficio de minerales oxidados y mixtos de cobre, que contempla las siguientes operaciones unitarias:Chancado.

Lixiviacin por agitacin.

Extraccin por solventes.

rea de tanques (TF)

Electrodeposicin de cobre.

El objetivo de la ltima etapa del proceso es producir ctodos de cobre de elevada pureza. Para lograr este objetivo, el licor procedente de la etapa de lixiviacin es purificado y concentrado en cobre en la planta de extraccin por solventes y se conduce a una batera de celdas de electrodepositacin donde se producen los ctodos de cobre con una pureza de 99,99%. En la nave de electrodeposicin, las celdas

electrolticas se encuentran conectadas al rectificador de corriente mediante un enclavamiento elctrico paralelo. La tecnologa actual contempla el uso de ctodos permanentes de acero inoxidable 316L y nodos laminados de una aleacin Pb-Ca-Sn.

El electrolito proveniente de SX, y que ingresa a las celdas de EW

de cobre presenta por lo general la siguiente composicin qumica:

Cobre:40 50gpl cido:150 180gpl Fe total :0,5 1,5gpl Cloruro:< 30ppmMn:30 80ppm

Aditivos:

Guartec: 150 300 g/t Cu

Sulfato de cobalto: 100 150 g/t

Las condiciones de operacin en una planta de electro deposicin que utiliza tecnologa de ctodos permanentes.

TABLA VIII: VARIABLES GENERALES DE OPERACIN EN EW.

Densidad de corriente:100 250 A/m2Flujo de electrolito a celda:segn diseo. Distribucin de electrolito:convencional Distancia ctodo nodo:90 110 mm Ciclo de depsito:7 das mnimos.Temperatura:313,15 321,15K nodos PbCaSn laminados:6 mm

Ctodos permanentes:acero inoxidable 316L 3 3,3 mm

Fuente: Propia

Bases electroqumicas y tcnicas del proceso

Al pasar la corriente provoca la deposicin de cobre en el ctodo, mientras en el nodo se descompone el agua dando lugar a burbujas de oxigeno O2 e iones H+ que a su vez originan H2SO4.

TABLA IX: REACCIONES ELECTROQUMICAS PREDOMINANTES EN EL PROCESO DE ELECTROOBTENSIN SON:

REACCIONESV (volts/ESH)

En el ctodo: Cu2+ + 2e = Cu

Fe3+ + e = Fe2+0,34

0,77

En el nodo : H2O = O2 + 2H+ + 2e

Fe2+ = Fe3+ + e1,23

0,77

Reaccin global:

--Cu2+ + SO4+ H2O Cu + O2 +

2H+ + SO --4

-0,89

Fuente: Propia

Las reacciones electroqumicas secundarias que tambin pueden tener lugar en los electrodos son principalmente las siguientes:

TABLA X:RESUMEN DE METODOS DE LIXIVIACIN DE MINERALES

REACCIONESV (volts/ESH)

En el ctodo : 2H+ + 2e = H20,00

-En el nodo : Pb + SO4 = PbSO4 + 2ePb2+ + 2H2O = PbO2 + 4H+ + 2e-+Mn2+ + 4H2O = MnO4 + 8H + 5e2Cl- = Cl2 + 2eCo2+ = Co3+ + e

-0,361,461,511,361,62

Fuente: Propia

Asumiendo que el potencial de celda est comprendido entre 1,8 y

2,2 v., desde un punto de vista termodinmico prcticamente todas las reacciones indicadas pueden ocurrir sobre los electrodos.

Cabe sealar que la sobre tensin andica est comprendida en un rango de potencial na = 0,4 0,6 v y la sobre tensin catdica nc = -0,100 (-0,05) v. Por otra parte la cada hmica en el electrolito RI = 0,4 0,6 v. Se considera tambin por perdida en los contactos 0,1 v.

Cintica de Reacciones

La velocidad de reacciones depende de las condiciones de operacin y de la actividad cataltica que presenta cada electrodo.

Por otra parte en el seno del electrolito pueden ocurrir reacciones de xido reduccin. Estas reacciones dependen de la naturaleza y de la concentracin de las impurezas que se encuentran presentes en solucin.

En condiciones normales de operacin, la cintica de las reacciones de electro deposicin de cobre y de desprendimiento de oxigeno son controladas por transferencia de carga elctrica. El depsito catdico tiende a crecer en base a cristales orientados en el campo, de tamao adecuado con textura de conjunto y sin macro porosidades (deposito tipo TC en la clasificacin de Fisher).

Sin embargo la calidad del depsito catdico depende de varios factores, en los que destacan entre otros, la verticalidad de los electrodos, la distribucin de corriente en el electrodo, la concentracin de aditivos y lo homogneo de la distribucin de iones cpricos disponibles para la reaccin.2.10.2. Caractersticas del Diseo de Electrodos y Celdas

El ctodo permanente se compone de tres elementos bsicos: la plancha del electrodo, la barra de suspensin y las franjas protectoras. La plancha de electrodo es de acero inoxidable 316L: El acero inoxidable 316L es un acero austenitico de bajo contenido de carbn, con elementos metlicos aleantes que contribuyen a mejorar las propiedades del acero inoxidable en medios en el que es susceptible de ocurrir corrosin localizada: corrosin intergranular, por picado y cavernosa. Los elementos de aleacin son los siguientes:

La superficie de la plancha de acero inoxidable 316L se encuentra cubierta con una fina pelcula de xido de cromo, transparente, muy adherente y conductora electrnica. Como elemento catdico en electroobtensin y electro refinacin, es asiento para la reduccin de iones cpricos y otras reacciones parsitas.El espesor de la plancha es de 3 3,3 mm y la terminacin superficial es estndar 2B, con una rugosidad superficial controlada conforme a normas ISO R1 302. Las dimensiones en general mantienen una configuracin de 1m x 1m con un sobre tamao con respecto al nodo (30 50 mm) en todas las aristas sumergidas. Para el manejo de los electrodos con la gra en la nave, los ctodos poseen ganchos soldados a la barra soporte o ventanas simtricas en la parte superior de la plancha. La barra soporte puede ser de cobre o de acero inoxidable de bajo contenido de carbono soldada a la plancha del electrodo. La soldadura es de punto, de alta resistencia mecnica y no altera la estabilidad dimensional de la plancha.

Para obtener la conductividad elctrica necesaria, la barra de suspensin tiene una capa de 2,5 mm de espesor de cobre de alta pureza y conductividad Las franjas protectoras impiden que el cobre penetre y se deposite en los bordes del electrodo. Las cubrejuntas son de PVC y se fijan a la plancha con pasadores de plstico. El borde inferior de electrodo se deja libre para el normal despegue del depsito catdico de cobre en cada cara. En algunos casos es necesario cubrir la base del ctodo con una cera de elevado punto de fusin (363,15K) o simplemente con una cobre junta igual a las utilizadas en los bordes. nodos: Los nodos son de una aleacin de plomo, calcio y estao forjados en fro presentando ventajas como: son dimensionalmente ms estables en densidades de corriente altas; la corrosin es delgada y uniforme y permite el uso total del espesor del nodo; la soldadura entre la barra de suspensin y la plancha ofrece una diferencia de potencial menor y ahorra electricidad.

2.10.3. Parmetros Operacionales y Factores del Proceso.

Las condiciones de operacin que se recomienda para garantizar la larga vida til del ctodo, eficiencia operacional, flexibilidad operacional, facilidad en el desmontaje del cobre, pureza del depsito, entre otros son las siguientes: Contenido de cobre: La planta debe operar con un contenido no menor de 35 gpl de cobre. Si el contenido baja de este valor, la calidad del cobre catdico se deteriora y en consecuencia habr un mayor contenido de azufre en el depsito. La presencia de ms de 50 gpl puede provocar la formacin de cristales de cobre en las tuberas y pasivacin de los nodos. Contenido de cido: 150 a 180 gpl: Si la concentracin pasa de los 180 gpl la corrosin del nodo es mayor, es necesario incrementar el lquido del electrolito. Si hay menor de 150 gpl el cobre catdico depositado ser blando y difcil de desmontar. Tambin reduce la conductividad del electrolito y por consiguiente aumenta el costo de electricidad. Concentracin de cobalto 100 a 150 ppm (si el contenido de Mn en el electrolito es alto)Si la concentracin de cobalto baja de 100 ppm el

sobre-potencial del nodo aumenta. Reduce la resistencia a la corrosin del nodo de plomo y por tanto su vida til. Cloruros Cl- menos de 30 ppm: Si el nivel cloruros sobrepasa 30 ppm, revisar el nivel de cloruros en la solucin del electrolito y PLS. En esta concentracin se incrementa la posibilidad de picaduras del acero inoxidable del ctodo, por lo que el deslaminado se hace difcil. Orgnico 0 ppm: El orgnico que est presente en el electrolito de la planta electroltica puede afectar la distribucin del depsito de los cristales de cobre por lo que resulta un deposito quebradizo con mayor cantidad de impurezas. El orgnico se adhiere a las planchas de acero inoxidable y el resultado ser una quemadura orgnica que produce una pobre presencia del ctodo de cobre. Hierro 0,5 a 1,5 gpl: el nivel de operacin del hierro en el electrolito depende de la cantidad de hierro transferida a travs de la extraccin por solventes. En la medida que aumenta el hierro en el electrolito disminuye la eficiencia de corriente y en cierto grado mejora la calidad del ctodo. Sin embargo, si el ctodo es de baja calidad el hierro ser atrapado, lo que llevara a un aumento de impurezas del depsito. Flujo de celdas: Mantener siempre el caudal del electrolito dentro de una celda tan alto como sea posible, pero de acuerdo al diseo

mximo. Si la solucin baja ms all de dicho nivel, la calidad del depsito catdico se puede deteriorar, y hay ms posibilidad de que el electrolito disminuya a menos de 30 gpl. Reactivo Guartec: 150 a 300 g/t Cu catdico: Las tasa de adicin son especficas para cada planta. Cuando se agrega el electrolito, este reactivo puede ayudar como agente suavizante para lograr un buen deposito de cobre a alta densidad de corriente y a baja temperatura del electrolito. Densidad de corriente: El nivel ptimo es de 280 A/m2. A niveles de

corriente de 280 a 300 A/m2 se puede obtener cobre catdico de buena calidad en condiciones constantes de operacin. La influencia de otros factores (temperatura, contenido de cobre y flujo de celda) se hace crtica. Temperatura de la celda 313a 321K: Es importante mantener la temperatura tan constante como sea posible para minimizar el desprendimiento de xido de plomo en el nodo Una temperatura menor de 30 puede dar como resultado un grano ms grueso y por consiguiente cobre catdico de menor calidad. Una temperatura mayor de 321K puede degradar el orgnico en la planta de extraccin por solventes.

2.10.4. Consideraciones General del Proceso de EW de Cobre.

Neblina cida.

Las plantas de electro deposicin generan una neblina cida producto de la reaccin de oxidacin del agua en el nodo. Los mecanismos utilizados para el control de emisin de la neblina cida se basan en el empleo de un manto de bolas de polipropileno (2 o ms capas de polipropileno de 12 20 mm) o BBS que son extrusiones plsticas de 3 a5 mm con las que se forma capas sobre el electrolito de las celdas de EW para contener la neblina cida.Quemado orgnico.

El quemado orgnico es una mezcla de cobre fino y orgnico que se co-deposita en el ctodo. El orgnico arrastrado en el electrolito de avance, permanece en la superficie de la solucin y se adhiere a las placas de acero inoxidable en el momento de ser cargadas a la celda.

En general, el orgnico se remueve del electrolito de avance a la planta de E.O. en celdas de flotacin en columnas o en celdas Jamson y posteriormente se filtra la solucin en filtros de slidos finos. La concentracin de orgnico en el electrolito de la planta de E.O. no debe sobrepasar de 30 ppm.

AGUA

Cu+2ImpurezasH+ dbil

RH (descargado)

Cu+2(Puro y concentrado)

MINERAL

LIXIVICION

SX

EXTRACCION

REEXTRACION

ELECTRO OBTENCION

Cu0

Ctodo de alta pureza

ACIDOSULFURICO

Cu+2 (dbil) H+ mayor Impurezas

R2 Cu (cargado)

Cu+2 (E.P.) H+ (alta)

Fuente: Vilcosac SRLFig. N 3: CUADRO ESQUEMTICO DEL PROCESO GENERAL.

En el grafico se puede ver el esquema de los circuitos de calentamiento y enfriamiento del electrolito debido a que el proceso de reextraccin en la etapa de S1, se realiza a temperatura ambiente, entre 298 K. y 303 K.y el proceso electroltico, entre 313 K. y 318 K., el cual tambin es exotrmico. Por eso para optimizar los procesos los flujos se calientan y se enfran en equipos de transmisin de calor de placas con flujos cruzados

Fuente: Propia

Fig. N 4: CUADRO ESQUEMTICO DEL INTERCAMBIADOR DE CALOR.

Fuente: Propia

Fig. N 5: CUADRO ESQUEMTICO DE ELECTRODEPOSICION.

CAPITULO IIITAMAO DEL PROYECTO

3.1. Capacidad de Proyecto

El proyecto tiene la capacidad de instalar un rea de lixiviacin por agitacin , con el espacio suficiente para el transporte, acarreo, conminusion del mineral; un rea de pozos de retencin de PLS y RAFF; un rea de extraccin por solventes, que cuenta con un tren de3 etapas de extraccin y 1 de re-extraccin; un rea de electro- obtencin, con capacidad de 10 celdas electrolticas y un total de hasta12 ctodos por celda; y un rea de patio de tanques, donde se encuentra los reactores pulmones de todos los flujos presentes en el proceso, reactores como filtros, plata de osmosis inversa , planta de borras ,columnas de recuperacin de orgnico, intercambiadores de calor, tanques de almacenamiento y adicin de aditivos para el proceso como es: sulfato ferroso, guartexs , sulfato de cobalto; adems tuberas; un rea especfica donde se tiene y almacena cido sulfrico

concentrado; un rea de rectificador elctrico, transformadores y control elctrico; laboratorios; talleres; almacenes; maestranza; saln de entretenimiento y vivienda de staff

3.2. Capacidad Diseada

La Planta Metalrgica est diseada para la produccin de cobre de 360 t/ao a una densidad de corriente de 200 A/m2 pudiendo aumentar la produccin hasta 400 t/ao de cobre segn se incremente la densidad de corriente hasta 250 A/m2. Este incremento seria segn determinacin metalrgica bajo condiciones adecuadas.

El proceso cuenta con cuatro etapas fundamentales.

Lixiviacin por agitacin (LIX)

Extraccin por solventes (SX)

rea de tanques (TF)

Electrodeposicin. (EW)

CAPITULO IV111

ESTUDIO TCNICO

4.1OBJETIVO DEL ESTUDIO TCNICO

En el estudio tcnico se desarrolla el diseo de la planta industrial de LIX-SX-EW, para una capacidad de 360 t. ctodo/ao, con la posibilidad de realizar una ampliacin a futuro, determinando tambin el capital humano de trabajo necesario.

4.2PRUEBAS METALRGICAS

Las pruebas metalrgicas realizadas a nivel de Laboratorio fueron en lixiviacin y en extraccin por solventes.

Para las pruebas de lixiviacin, se tuvo que realizar en base a vasos agitados para poder determinar el consumo de cido, la ley en cobre del mineral y posible contenido de impurezas como el hierro principalmente.Se pudo aprovechar tambin el determinar las caractersticas fsicas del mineral. Para las pruebas de extraccin por solventes se

escogi un tipo de extractante adecuado, segn los fabricantes, para el tipo de mineral que nosotros tenemos. El reactivo es el extractante (cognis) Lix 9097N. En las pruebas de SX en laboratorio se utiliz como diluyente el oxform SX 80 comn, obteniendo buenos resultados.

4.3. PRUEBAS DE LIXIVIACIN Consideraciones PreliminaresPara las primeras pruebas en vasos agitados se considera la buena calidad del mineral y su contenido de cobre, as como tambin, el contenido de carbonatos que, en este caso son consumidores de cido sulfrico. El porcentaje de cido en solucin ser del 5%.Metodologa

Se aplica las pruebas en vasos agitados y luego, conociendo el comportamiento del mineral se har la lixiviacin en columnas.Variables del proceso de lixiviacin

Las variables a considerar son:

Peso de muestra:400 g.

Granulometra:m -100

Concentracin de cido:5%

Porcentaje de slidos:30%

Tiempo de agitacin:4 h.

Velocidad de agitacin:600 rpm

Caractersticas del mineral

Mineral oxidado de cobre, carbonatos de tipo malaquita, azuritaen su mayora.Propiedades fsicas del mineral Densidad aparente:1,52 g/ml Angulo de reposo:40Anlisis qumico del mineral

Ley de cobre total:6,86 % Ley de cobre soluble :6,085 %% de hierro:0,26 %

Consumo de cido

El resultado final del consumo de cido fue de 85,39 Kg por tonelada de mineral.

CAPITULO V114

INGENIERIA Y DISEO DE PLANTA LIX-SX-EW

5.1. INTRODUCCIN:Los aspectos de ingeniera son de suma importancia para el diseo y construccin de la Mini - planta de LIX- SX-EW.

Este proyecto tiene por objetivo el diseo y construccin de una planta con un sistema continuo de lixiviacin, extraccin por solventes, complementando con un proceso de electrodeposicin.

5.2. PRODUCCIN PROYECTADA:De acuerdo a la capacidad de abastecimiento de mineral y teniendo en cuenta que segn el anlisis de mercado existe un sector del cual la planta podr abastecerse, se determin una produccin del proyecto de360 t/ao de cobre fino.

5.3. MATERIAS PRIMAS

Mineral de cobre oxidado (cuprita, malaquita, crisocola) 5 a 9% Cu. cido sulfrico (H2SO4 ) 98 % .

Agua desmineralizada (>200 ppm Cl)(la cual es producida en la planta O. I.) agua industrial (para el proceso de lixiviacin)5.4. DESCRIPCIN DEL MODELO DE PROCESAMIENTO

A continuacin se detallaran los pasos del modelo de produccin que adoptaremos para el proyecto describiendo los femmonos fsicos- qumicos que suceden en el proceso y las maquinas que estn involucradas y luego se presentaran los clculos que se requirieron para dimensionar la maquinaria a emplear.

El diseo de un circuito de lixiviacin por agitacin,extraccin por solventes, rea de tanques (TF) y electro-obtencin se realiza durante la fase de Ingeniera conceptual del proyecto, siendo revisada durante las fases de Ingeniera bsica y de detalle.

CONSUMO DE AGUA PROCESO

TOTAL28m3/da

VOLUMEN TOTAL CONSUMO DE AGUA846m3/mes

Fuente: Propia

119

Mineral en Base Seca

Ctodos(Ton/Mes)RecuperacinGlobal (%)Cobre Fino requerido en Mineral (Ton)Cu Ley(%)Flujo de Mineral ton/mesCiclo de Lixiviacin, (Horas/Reactores)Mineral en Proceso de Lixiviacin, tonAltura delReactor (m)Densidad Mineral (Ton/m3)

30,0090%337,0%41734192,51,9

SX/Electro-obtencin

Transferencia de Cu en SX kg/hConcentracin Cu en Electrolito Rico, g/lConcentracin Cu en Electrolito Pobre, g/lCorte de Cu Re extraccin g/lFlujo ElectrolitoPobre m3/hConcentracin Cu en PLSg/lEficiencia en SX Extraccin %Corte CuExtraccin g/lConcentracin Cu en Refino g/l

42454232,3249023,180,8

Flujo PLS a SXm3/hConc. Orgnico (%)Transferencia Neta g/l Cu x 1% v/v reactivoRazn O/A ExtraccinFlujo deOrgnico m3/hCu en OrgnicoCargado (g/l)Cu en OrgnicoDescargadog/lCorte de Cu enOrgnico g/lRazn O/A Re-extraccin

1,8922%0,3351,11,898,371,956,421,52

Consumo de Acido en Planta, Ton/mes

LixiviacinEWTotal, AcidoNeto

Dosificacin kg/t. MineralConsumo ton/mesAcido EW kgs/t.MineralConsumo ton/meston cido/Mes

853662,5138

5.6. BALANCE DE MASA PROYECTADA

5.6.1. BALANCE MASA EN LA ETAPA DE SEPARACIN SLIDO/LQUIDO

De acuerdo al diagrama de flujo para hacer la separacin de solido/liquido, se emplea un filtro prensa, el cual se encargara de realizar la separacin, recuperando as, la solucin impregnada (PLS), para esto se cuenta con un tanque recepcin de forma cnica, para recepcionar la pulpa cuando el filtro este en la fase de descarga, la solucin filtrada es descarga en una poza para ser bombeada a la etapa de extraccin por solventes.

TABLI: CARACTERISTICAS DEL PROCESO DE DESPULPADO

CARACTERSTICAS DEL PROCESO DESPULPADO

Proceso de Filtrado (filtro Prensa)

% Slidos (p/p)25%

Flujo de Pulpa (l./min)34,62

Tiempo de Filtrado (h/Batch)3,0

Flujo de Agua de Lavado (l/Batch)100,00

% Humedad en Ripios15,00%

Flujo de Solucin PLS (l/min)27,65

Flujo de Solucin PLS (m3/h)1,66

Descarga de Ripios (Kg/Batch)2007,90

Descarga de Ripios (t./Batch)2,01

Fuente: Propia

5.6.2. BALANCE DE AGUA PROYECTADA EN LIXIVIACIN

En base al balance de masa anterior podemos calcular el balance agua en toda el circuito de lixiviacin y separacin slido/lquido, para esto se pretende emplear el 60% del flujo de Raff, que sale de SX, con el objetivo de reutilizar el agua.

TABLA .: BALANCE DE AGUA EN LIX.

BALANCE DE AGUA EN LIX

Flujo Total Agua Requerido (l/min)29,10

Flujo Total Agua Requerido (m3/h)1,75

Flujo de Raff (l/min)16,59

Flujo de Raff (m3/h)1,00

Flujo de Agua Fresca l/min)12,51

Flujo de Agua Fresca (m3/h)0,75

Flujo Total Agua Adicionado (l/min)29,10

Flujo Total Agua Adicionado (m3/h)1,75

Fuente: Propia

En resumen el rea de la planta de lixiviacin, consumir 0,75 m3/hpara mantener operaciones en el proceso de lixiviacin y separacin slido/lquido, llegando a utilizar para mantener operaciones en planta solo el 40% de agua fresca en el proceso productivo.

5. ETAPA DE EXTRACCIN POR SOLVENTES:

Fuente: Elaboracin de diseo propia

Fig. N 42: ETAPA DE EXTRACCION POR SOLVENTES

Mezclador (Mixer):

Para asegurarel ntimo contacto entre las dos fases y la transferencia del cobre de una a la otra el tiempo de residencia de cmo mnimo 3 minutos de mezcla, por eso las dimensiones de los mixers: Dimetro. 1,0 m.Altura. 1,5 m.

Altura de nivel de rebalse de 1,4 m.

Lo que nos da un volumen til de 0,88 m3 (se cuenta con 2 mixers) Los caudales que deben ingresar son 1,2 m3/h de PLS fresco, 0,6 m3/h (Re-circulacin)y 1,2 m3/hde Orgnico, lo que nos da 0,05 m3/min, entonces el volumen til sobre este caudal nos da el tiempo de residenciadentro del mismo que es 12 minutos y 36 s. Lo cual est muy por encima del tiempo mnimo pero por una cuestin operativa de futuras ampliaciones y tamao mnimo de planta se utiliza las medidas mencionadas.

Decantadores (Settler):

Para el diseo de los decantadores se tienen en cuenta dos factores determinantes:1 El tiempo de separacin de fases que por experimentacin y datos del fabricante del orgnico se encuentran entre 25 minutos y 45 minutos.

2 La velocidad lineal de avance de cada fase, en las que hay que asegurar un flujo laminar sin turbulencias que pueden ocasionar dispersin entre la divisin de fases, para eso calculamos:

Altura til de rebalse 0,80 m.

Ancho til de los decantadores 3,0 m.

Largo til de separacin hasta los vertederos (canaletas) 3,0 m.

Lo que nos da un volumen til de 7,2 m3. Caudal de flujo 0,050 m3/min

As satisfacemos con creces la 1 condicin de tiempo de residencia con 144 minutos 0 segundos, asegurndose un aumento de flujo en ampliaciones futuras y una separacin de faces mucho ms segura evitando as cualquier posibilidad de arrastres de una fase dentro de la otra y generando una zona de interface mucho ms pequea.

Para la 2 condicin tenemos que introducir el concepto de alto de banda de cada fase, como se ve en la figura hA es la altura de banda de la fase orgnica y hO es la altura de banda de la fase acuosa.

Fuente: Propia

Fig. ETAPA DE EXTRACCION POR SOLVENTES

Ha: se define como 30 cm.

hO: es el restante de la altura til de rebalse (80 cm) que seran50cm.

Entonces dentro del decantador tenemos: Volumen total de orgnico: 2,7 m3rea de desplazamiento 1,04 m2, largo total de rea de separacin 2,6 m

Caudal de orgnico 0.020 m3/ min

Tiempo de residencia de la fase orgnica 135 min 0 s., entonces velocidad lineal 0,0192 m/min. Lo cual nos asegura un flujo laminar en las fases satisfaciendo la 2 condicin de diseo.En circuito de SX ha sido diseado para trabajar a una capacidad de 34% de su capacidad nominal, debido a que en la etapa de LIX se cuenta con 6 horas de lixiviacin, y teniendo como referencia que el mineral de la zona de CoroCoro tiene a llegar a una recuperacin del 90% a las 2 horas de proceso por el mtodo de lixiviacin por agitacin, esto nos da una utilizacin del 30% de la capacidad nominal, de esta manera ambos circuitos podrn trabajar sin problemas en futuras ampliaciones de capacidad, segn requiera la operacin pudiendo llegar a manejar un flujomximo en todo el circuito de 9,45 m3/h, con este flujo se llega a la

capacidad nominal de planta 95 t/mes de cobre fino en transferencia.

Fuente: Propia

Fig: VISTA INTERNA EN 3D MIXER SETTLER EN EL AREA DE SX.

Fuente: Propia

Fig.: VISTA EXTERNA EN 3D MIXER SETTLER EN EL AREA DE SX.

Fuente: Propia

Fig.TANQUE DE DILUYENTE

ESPECIFICACIONESDELCIRCUITODEEXTRACCINPOR SOLVENTESLa configuracin del circuito de extraccin por solventes segn diseo esta contara con 3 etapas de extraccin y una de re-extraccin. Adems se detalla las lneas de circulacin de soluciones de entrada y salida (orgnico, PLS, Raff, E. rico, E. pobre), adems la configuracin en serie y en paralelo ptimo. , segn diseo se emplearan tuberas llaves: Tubera de avance de 3

Tubera de re-circulacin 2

Llaves tipo globo para tuberas de avance (25 unid.)

Llaves tipo palanca para tuberas de re- circulacin (12 unid.) En SX se contara con 4 flujmetros y 4 Conductimetros de control

Flujmetro

Flujmetro de PLS entrada a SX (en serie)

Flujmetro de PLS de entrada a SX ( En paralelo

Flujmetro de orgnico cargado

Flujmetro de electrolito pobre

Fuente: Propia

Fig. N 48: FLUJOMETRO

Conductimetros

Conductimetros en los trenes E1-E2-E3-S

Fuente: Propia

Fig. N 49: CONDUCTIMETRO.

DIAGRAMAS DE CONFIGURACIN DE SX

Fuente: Diseo de elaboracin Propia

Fig.: DIAGRAMAS DE CONFIGURACIN DE SX

5.7.4. rea de Tanques: Post-Decantadores:

Los post-decantadores estarn diseados para garantizar la separacin posterior de cualquier arrastre que se haya producido de una fase en la otra y los criterios de diseo son los mismos que para los decantadores, un tiempo de residencia y una velocidad de flujo queaseguren la separacin.

Fuente: Diseo de elaboracin Propia

Fig. N 51: POST DECANTADOR

Fuente: Diseo de elaboracin Propia

Fig. N 52: POST - DECANTADOR

ESPECIFICACIONES DEL CIRCUITO DE TANQUES

En el rea de tanques se requerir tuberas de 3 para toda la configuracin, y de 2 para la lnea de agua tratada y 4 para tubera que lleva el electrolito cargado o circulante a las celdas de EW.

Adems se emplearan las siguientes bombas:

2 bombas para mover el orgnico en el circuito de 6 m3/h. (5,5 Hp).

2 bombas del post-electrolito rico de 5 m3/h. (5 Hp).

2 bombas electrolito rico 5 m3/h (5 Hp).

2 bombas del post-decantador PLS pobre a lixiviacin 5 m3/h (5 HP).

2 bombas del tanque de circulacin a SX de 6 m3/h (5,5 Hp).

2 bombas del tanque de circulacin a celdas EW de 25 m3/h (11,5 Hp).

2 bombas del tanque PLS a circuito de SX 5 m3/h (5Hp)

1 bomba del sumidero de 3 m3/h (3Hp).

1 bomba de agua tratada al tanque de circulacin de 3 m3/h (3 Hp).

6.7.5. Etapa Electro-Obtencin:

El dimensionamiento del tamao de esta etapa se rige principalmente por la ley de Faraday que nos define los equivalentes electroqumicos de los metales, y por medio de esta tenemos el factor para el cobre, que en trminos prcticos se definen como:

Factor para el Cu:1 ,18576 G./A. hora

0, 02844 Kg/A. Da

La cantidad de masa de cobre que se deposita esta afectado, principalmente por el equivalente electroqumico ya definido, la corriente aplicada en amperes por tiempo en cada celda.Se define como:

Dnde:

Qr = Ee x A x t x noC x N / 100

Q= masa real de metal depositado (gramo).

Ee= equivalente electroqumico (gramo/ampere-hora). A= corriente aplicada (amperes).t= tiempo durante el cual se aplica corriente (hora). noC= nmero de celdas electrolticas.N= eficiencia de corriente (%).

Qr = 1,18576 g/amp. H. x 3905amp. x 24 h. x 10 celdas x 90 / 100

Qr = 1 024 496,6 g/ dia= 1 000 ton/dia = 30 000 t./Mes

VOLTAJE DE CELDA Y CONSUMO DE ENERGA

Cabe hacer notar que, a partir de la relacin que da cuenta de la masa real de metal depositado se observa que esta es solo funcin de la corriente elctrica y su tiempo de aplicacin; sin embargo, se debe considerar el voltaje asociado a tal corriente elctrica puesto que este define el consumo de energa elctrica y los costos asociados a la electrodepositacin de cobre.El voltaje de celda V, est constituido por la sumatoria de cadas de potencial debidas a factores como:

Potencial de reaccin, corresponde a la energa que se necesita entregar al sistema para Realizar la reaccin de electro depositacin de cobre. 0,92 volt.Potencial de polarizacin andico 0,6 1,0 volt. Potencial de polarizacin catdico 0,05 0,1 vol Resistencia por contactos elctricos 0,1 volt. Resistencia hmica del electrolito de0,15 0,5 volt.

De acuerdo a los factores mencionados anteriormente, se puede estimar el valor de voltaje de celda VCelda V = 1,82 2,62 V

Por ende con este dato podemos calcular la potencia mxima que consumir la nave de electrowinning:Tenemos en cuenta que tenemos 10 celdas conectadas en serie. Potencia Total: 22 Volts x 3905 amperes= 85,92 KVA(2.2 Volts x 10 celdas) =22 Volts.

TABLANXXXI: CUADRO DE PRODUCCION DE COBRE

Cobre finot/mest. da

produccin301

Caractersticas del rea EW

Calculo del ctodo de Cu/das

Unidad

Produccin de Ctodost.1000

Numero de celdas10

Numero de ctodos en celda9

Numero de lados2

Tiempo de Cosechadas9

Peso del Ctodo-lado-dakg5,56

pesoen 1 horagr231,48

Peso de CosechaKg50,00

Calculo de la intensidadAmp.3905,49

DENS. DE CORRIENTEAmp./m2216,97

Intensidad por celdaAmp.390,55

Potencia elctrica totalkv-planta85,92

Fuente: Propia

Fig. N 57: GRAFICO CARACTERISTICO DEL AREA EW

CARACTERSTICAS DE LOS ELECTRODOS DE ELECTRODEPOSICIN:

Nivel de Solucin.

Unidades de medida: Metros.

Fuente: Propia

Fig. N 58: CARACTERISTICAS DEL CATODO

Fuente: Propia

Fig. N 59: CARACTERISTICAS DEL ANODO

DESCRIPCIN DEL PROCESO SX-TANQUES-EW

El agitador principal impulsor proporciona el desnivel necesario para la transferencia de soluciones entre las diferentes etapas, adems proporciona una buena homogenizacin de la mezcla de las dos fases que son inmiscibles asegurando una elevada eficiencia de mezclado, adicionalmente se considera en el diseo la aplicacin de un agitador auxiliar, para lograr un eficiente sistema de mezclamiento, que garantice una buena transferencia de masa entre las fases con mnimo de atrapamiento de acuoso/orgnico y orgnico/acuoso.

Ambos mezcladores son diseados con un sistema de velocidad variable para un ptimo control de los parmetros de transferencia de masa, tamao de gota y succin interetapas.

Los equipos son diseados con un sistema de recirculacin de soluciones acuosa y/o orgnica para asegurar la razn O/A de operacin definida en cada una de las etapas del proceso SX, adems de la flexibilidad para controlar el flujo operacional con las continuidades de fases correspondientes.La razn O/A de operacin se puede variar entre

0,7/1 a 1,4/1 controlando el flujo de recirculacin que ingresa a cada mezclador.

El diseo de las unidades para re-extraccin y lavado siguen un criterio similar a los equipos de extraccin, utilizando un mezclador principal y un agitador auxiliar ambos de diseo cilndrico.

La etapa de re-extraccin es diseada con recirculacin de acuoso solamente para control de razn de fases y transferencia de masa entre el orgnico cargado y el electrolito pobre proveniente de la etapa de electro obtencin. La distribucin de la salida del flujo total a lo ancho del decantador se logra mediante un mecanismo adecuado tipo picketfence, que asegure una cada de presin antes y despus del mecanismo de manera que asegure una distribucin uniforme.

En la medida que avanzan las fases acuosa y orgnica a lo largo del decantador, una tercera fase denominada banda de dispersin aparece con un perfil de distribucin caracterstico que depende entre otros factores, de la calidad del orgnico, de la formacin de borras, de la

calidad del solvente y factores de diseo como flujo especifico de decantacin y velocidad lineal de fase acuosa y orgnica.

Esta banda de dispersin se minimiza con un mecanismo utilizado en la mayora de las plantas de extraccin por solventes en el mundo, denominado picketfence.

Estos dispositivos son diseados con un criterio de aumento de la coalescencia mediante el paso del flujo total por una superficie sinuosa.En el extremo de descarga de los decantadores existe un vertedero fijo para descarga del orgnico y una canaleta con un vertedero ajustable de acuoso el cual facilita el control de las alturas de fases de orgnico y acuoso.

Estos vertederos estn conectados con puntos de salida de soluciones que se interconectan con los mezcladores correspondientes bien una salida hacia un estanque como es caso del orgnico cargado y post decantadores para el caso de solucin refino y electrolito rico.Todos los decantadores se ubican dentro de un galpn, el cual cumple con las siguientes funciones:

-Dar un entorno medioambiental adecuado para el sector.

-Disminuir las prdidas de solvente por evaporacin.

-Mantenerunatemperaturaconstanteenlassoluciones, evitando fluctuaciones que interfiere en el proceso SX.-Limpieza del sector.

-Facilidad de control para el operador.

-Proteccin para lluvias.

-Proteccin para polvo ambiental que es perjudicial para el proceso SX.-Proteccin de los equipos de SX.

Estos equipos deben contar con una red de incendio a base de espuma y lnea de agua de alta presin.En las etapas de extraccin el PLS generado en la lixiviacin entra en contacto en contracorriente con la fase orgnica descargada, produciendo un orgnico cargado y refino. La fase orgnica est constituida por un extractante selectivo para cobre diluida en un solvente comercial de alto punto de inflamacin.

El refino fluye por gravedad a un estanque post decantador de refino, este estanque se disea con deflectores internos y tiempo de

residencia de 15 minutos para la coalescencia final del orgnico arrastrado en el refino, adicionalmente el diseo del post decantador de refino dispone de un distribuidos de flujo y dos picketfence para coalescencia secundaria y sistema para recuperacin de orgnico.

Peridicamente se puede elevar el nivel del post decantador para recuperar el orgnico en forma manual.

La mezcla de orgnico y acuoso recuperado desde el post decantador de refino es colectada en un estanque apropiado y enviada mediante bombeo a la planta SX en etapas de extraccin bien a planta de tratamiento de borras, segn corresponda.

El orgnico cargado pasa a un estanque con diseo apropiado para coalescencia de acuoso y posterior recuperacin mediante traspaso por bombeo a planta SX en forma permanente a un caudal que no altere la dinmica de los fluidos de operacin. El diseo corresponde a un estanque de bajo perfil con dispositivos para distribucin de flujos y barreras coalescedoras.

El orgnico cargado entra a un primer compartimiento donde pasa por un sistema de distribucin del flujo a lo ancho del estanque, posteriormente pasa a un coalescedor de arrastres de acuoso, donde gran parte del acuoso arrastrado es recolectado y removido mediante bombeo permanente a vertedero de acuoso en etapa E1 de planta SX.

El orgnico sale del decantador por un vertedero hacia el sector donde estn ubicadas las bombas de proceso que cumplen la funcin de impulsar el orgnico a la etapa de lavado en planta SX.

El orgnico cargado lavado pasa luego a una etapa de re- extraccin, donde es contactado para su descarga con electrolito pobre de alto contenido de cido libre, proveniente de la descarga de electrolito producido en el proceso de Electro-obtencin.

El electrolito rico saliente de la etapa de re-extraccin, pasa a travs de un post decantador de electrolito con la finalidad de remover la mayor parte de arrastres de orgnico que puedan producirse, este equipo se disea con un tiempo de residencia de 25 minutos para efecto de coalescencia de orgnico. Adicionalmente se disea este equipo con

elementos de distribucin de flujos y doble picketfence para favorecer la coalescencia del orgnico y su posterior recuperacin en forma manual. Peridicamente se puede elevar el nivel del post decantador de electrolito para recuperar el orgnico en canaleta diseada para este propsito, esto se logra restringiendo cerrando la vlvula de salida del post decantador.

El electrolito rico sale del post decantador mediante un vertedero de flujo inferior hacia un pozo de bombas. Desde este estanque el electrolito es transferido a un filtro de cuarzo/antracita/con material oleofilico, desde donde se remueve el orgnico que no alcanza a ser recuperado en el post decantador de electrolito, adems los elementos del filtro permiten la retencin de slidos en suspensin.

Posteriormente el electrolito limpio se enva al estanque de electrolito rico desde donde se tiene la alternativa de bombearlo a las celdas de limpieza en EW bien al estanque de recirculacin de electrolito.

Previo al envo de electrolito rico a una de las dos alternativas que cuenta la planta en EW, el electrolito es precalentado en tres

intercambiadores de calor, para alcanzar una temperatura de 318 a 321 K (45 a 48 C) antes de iniciar su avance a EW bien al estanque de circulacin en la zona de estanques de planta SX/EW.

El drenaje gravitacional de mezcladores decantadores se realiza mediante tuberas directamente a piscina de refino en caso que se requiera.

La borra formada en los decantadores es removida mediante bomba de diafragma y enviada al estanque de borras para decantacin y tratamiento.

En la planta de tratamiento de borras, se tratan las borras mediante adicin de orgnico de proceso limpio al estanque agitador dispuesto para este fin.

Este proceso de ruptura asegura una separacin de los componentes principales, acuoso orgnico y una fase dispersa con contenidos de slidos/acuoso/orgnico denominado borra secundaria.

CONCLUSIONES214

1. El proyecto referido al tratamiento hidrometalrgico de minerales oxidados de cobre con baja ley en la regin centro el cual ser sometido a un proceso de lixiviacin por en pilas para obtener solucin de PLS y luego por el sistema de extraccin por solventes y electrodeposicin para obtener ctodos de cobre de 99,99%. Resulta factible tcnicamente.

2. Los principales parmetros de operacin ley de cabeza, dosificacin de reactivos, temperatura, electrolito rico, en circuito cerrado se han establecido para un desarrollo eficiente.

3. La produccin de 30 t/mes .de cobre catdico en la primera fase, cubrir parte de los requerimientos de cobre metlico del consumidor en el mercado interno.

4. El precio del cobre que tomar el proyecto como referencia para establecer los ingresos, es de 2,50 $/lb.f, precio bastante conservador ya que en la actualidad la cotizacin promedio del ao 2012es de 3,83 $/lb.f, que se dio en el mercado internacional

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

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