Descripción del proceso de lixiviación

DESCRIPCIÓN DEL PROCESO DE LIXIVIACIÓN

1. Introducción

La Planta LESDE de Toquepala de Southern Peru Copper Corporation (SPCC) produce alrededor de 40 000 t por año de cátodos de cobre LME (London Metal Exchange) grado A. El cobre es recuperado vìa lixiviación en pilas a partir de óxidos en la mina de Cuajone ubicada aproximadamente a 30 Km. al norte de Toquepala y por lixiviación de 7 botaderos de mineral de baja ley en la mina Toquepala. El ácido sulfúrico para la lixiviación es producido en la Planta de Ácido de la Fundición de cobre de SPCC cerca de Ilo, ubicada a 75 km. al Sur Oeste de Toquepala en la Costa Peruana.

El proceso de chancado de Cuajone trata 300 t/h de mineral de cobre oxidado con una ley de 0.7 a 0.8 % de cobre total  y un 70 - 80% de cobre soluble, luego de esta etapa, el mineral es transportado mediante fajas a un tambor aglomerador rotatorio en el cual al mineral se le agrega ácido sulfúrico concentrado al 98% y agua para producir el aglomerado con un 7-8% de humedad. El aglomerado es descargado mediante una faja (Nº8) la mezcla a los volquetes y lo descarguen a las canchas impermeabilizadas con manta de polietileno de alta densidad (HDPE) para realizar la lixiviación con un riego con concentraciones de 5-6 gpl de ácido sulfúrico. Los principales minerales de cobre son la crisocola (CuO.SiO2.2H2O ) y la malaquita (CuCO3.Cu(OH2))  ambos con cinètica de lixiviación relativamente rápida.

El ciclo estándar de lixiviación de Cuajone consta de entre 60 y 70 dias, consistiendo en carguío, curado, lixiviación y drenaje; la solución ácida recupera el 70 % de cobre total contenido en el mineral.

Como producto de la lixiviación se obtiene la solución impregnada de cobre, tambièn llamda PLS que es enviado por gravedad a través de una tubería de 8“ hacia el reservorio colector de Cuajone en Quebrada Cimarrona, para luego ser bombeado 8 Km. hacia la poza de alimentación de la planta de Extracción por Solventes ubicada en Toquepala a un flujo de 120 m3/h. Este cobre representa el 12% del total alimentado a la planta de SX-EW (extracción por solventes y depositación electrolítica).

Desde 1960 SPCC viene produciendo concentrados de cobre a partir de sulfuros primarios y secundarios de material de alta ley en Toquepala. La mayor cantidad del mineral en los botaderos es el desmonte de la operación de minado de mineral primario y secundario. El mineral es  de muy baja ley para una efectiva recuperación en la concentradora, pero una parte de este cobre es recuperado por lixiviación. Reportes de 1999, estiman que existen más de 565 millones de toneladas de material dispuestos en grandes botaderos en Toquepala. Dicha existencia esta creciendo uniformemente y se espera llegar a 750 millones de toneladas en el futuro. El crecimiento de los botaderos es resultado de mayor producción de material de baja ley (y algún material lixiviable de alta ley) junto con la producción de sulfuros primarios de alta ley.

Los botaderos de Toquepala contienen varias mezclas de dos materiales: material parcialmente oxidado llamado desmonte lixiviable conteniendo un promedio de 0,179% de cobre y desmonte propiamente dicho de la mina conteniendo un promedio de 0.062% de cobre. Los principales minerales son la calcopirita (CuFeS2) y la calcocita (Cu2S), ambos de lixiviación relativamente lenta.

Los procesos químicos en la lixiviación de Cuajone/Toquepala y las operaciones de SX-EW son descritos en este estudio. Una forma de describir como un todo los procesos de Lixiviación - SX-EW es visualizar los siguientes tres ciclos interconectados, donde el cobre es transferido de un ciclo a otro sucesivamente. Ver figura 3.1

• Ciclo de solución lixiviada Toquepala (aquí mostrado junto con el PLS de Cuajone y el PLS de los botaderos Nor Oeste de Toquepala).
• Ciclo del orgánico.
• Ciclo de deposición electrolítica.

El ciclo de extracción por solventes (SX) y deposición electrolítica (EW) no se describen aquí en detalle, pero están referidas donde sea necesario.

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Figura 3.1

Diagrama de flujo de Lixiviación de Cobre y Proceso Extracción por Solventes y Deposición Electrolítica

1. Minerales de Cobre y sus Reacciones en la Lixiviación

Los principales minerales de cobre de Cuajone son la crisocola (CuO.Si02.2H20) y la malaquita (CuCO3.Cu(OH)2). La crisocola, un hidroxi-silicato con una estructura cristalina abierta, se lixivia relativamente rápido en ácido sulfúrico (H2SO4) de acuerdo a la siguiente reacción:

CuO + H2SO4  🡪  Cu++ + SO4=   + H2O

Cu++ es el símbolo para el ion cúprico, el principal estado del cobre, cuando este se disuelve en solución. Los iones en solución pueden tener cargas positivas, tales como el ion cúprico (Cu++), o cargas negativas, tales como el ion sulfato (SO4=).

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