Lixiviacion en pilas

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V Congreso Chileno de Ingeniería Geotécnica

1. INTRODUCCIONLa lixiviación es un proceso hidrometalúrgico mediante el cual se extrae el metal de las menasque cumplen determinadas características metalúrgicas. El mineral extraído de la mina essometido a un proceso de chancado, a objeto de llevarlo a una banda granulométrica,previamente estudiada, de modo de maximizar la extracción de cobre. El mineral así preparado(mineral de cabeza), con un tamaño máximo por lo general menor a 1”, se transporta mediantecorreas o camiones, hacia extensas canchas en donde es depositado en una o varias capas, paraser lixiviado con una solución ácida que permite la extracción del cobre. En algunos procesos,previo a la depositación del mineral en cancha, se procede a la aglomeración del mineral -aglutinación de los finos a partículas mayores - con el objetivo de mejorar el coeficiente depermeabilidad del mineral de cabeza.Las pilas se cargan habitualmente en capas de espesor variable entre 3 y 8 m., sobre unamembrana impermeable de HDPE o de LDPE, cuyo espesor depende de las exigencias de cadaaplicación.Las pilas de lixiviación, de acuerdo a su utilización, se clasifican en Pilas Dinámicas y PilasEstáticas. Las Pilas Dinámicas, denominadas también de tipo "on-off" son aquellas en las cualesel mineral una vez lixiviado se remueve y es enviado a botadero. Los minerales lixiviados sondenominados “ripios” y, eventualmente, pueden ser sometidos a una lixiviación secundaria, en losmismos botaderos.

 ASPECTOS GEOTECNICOS EN EL DISEÑO DE PILAS Y BOTADEROSDE RIPIOS LIXIVIADOS

Edgar Bard O.Jefe de Disciplina Geotecnia, Arcadis Geotécnicaedgar.bard@arcadis.clJosé Campaña Z.Ingeniero Geotécnico, Arcadis Geotécnica jose.campana@arcadis.clRESUMENEl diseño de Pilas y Botaderos de Lixiviación se basa principalmente en variableshidrometalúrgicas, pero la experiencia ha demostrado que es necesario incorporar variablesgeotécnicas en la etapa de proyecto, las cuales pueden condicionar el diseño. En el presenteartículo se presentan los aspectos geotécnicos más destacados a ser tomados en consideración, junto con algunos resultados típicos de proyectos actualmente en operación.

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Las Pilas Estáticas son aquellas en que una vez terminado el proceso de lixiviación de una capa,las nuevas capas se cargan sobre las anteriores, aprovechando o no la impermeabilizaciónexistente.En el carguío del mineral se utiliza una variedad de sistemas, que dependen del tamaño de lasinstalaciones de cada faena; algunos ejemplos de los sistemas actualmente vigentes son:

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 Faenas pequeñas (300 a 10,000 ton/día): Camiones y apiladores de correa autopropulsados.Ejemplos de faenas: Dos Amigos, Punta del Cobre, Quebrada - Damiana y Lince,

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 Faenas mayores (10,000 a 50,000 ton/día): Correas modulares articuladas (grasshoppers) queterminan en un apilador de correa o "stacker". Ejemplos de faenas: Mantoverde, CerroColorado, Collahuasi y Quebrada Blanca.

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 Faenas sobre 75,000 ton/día: Se utilizan complejos sistemas de recolección y apiladores sobreorugas alimentados con correas transportadoras estacionarias y móviles. Ejemplos de ello sonlas faenas El Abra y Radomiro Tomic.2. PROBLEMAS GEOTECNICOS EN EL DISEÑOEn general, el diseño de Pilas y Botaderos de Lixiviación se basa principalmente en variableshidrometalúrgicas, las cuales determinan el ciclo de lixiviación, la altura óptima de la pila, la tasade irrigación, el porcentaje de cobre recuperado, etc. Sin embargo, la experiencia en la operaciónde Pilas de Lixiviación y de Botaderos de Ripios ha puesto en evidencia que es necesarioincorporar variables geotécnicas en el diseño de las obras, a objeto de mantener la estabilidad deestas obras durante todo el período de la operación. Entre las variables geotécnicas a incorporaren el diseño se encuentran:

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 Granulometría y propiedades índices: el diseño de las pilas se basa en pruebas piloto sobremuestras discretas obtenidas, generalmente, de sondajes perforados en diámetro PQ. Sinembargo, estas pruebas no siempre reflejan variaciones en el mineral por una mayoralteración o por cambios litológicos. En efecto, los sectores más alterados del cuerpomineralizado contribuyen con un mayor contenido de finos (arcillas), lo cual produce undetrimento en la capacidad de drenaje de los minerales y también de sus propiedadesresistentes. Por otra parte, al penetrar las soluciones de lixiviación en las microfisuras de laspartículas y disolver el material de relleno, se produce un “chancado químico” generandopartículas más finas. Este “chancado químico”, en algunos materiales, puede ser másimportante que el chancado mecánico de las partículas, resultante de las operaciones decarguío, transporte y depositación,

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 Permeabilidad: depende, por lo general, del contenido de finos y de la densidad del mineral; sudisminución afecta la recuperación de cobre al no ser “mojadas” en forma homogénea laspartículas por las soluciones de lixiviación. Además, al presentarse áreas con distintaspermeabilidades, se producen flujos preferenciales que afectan tanto la operación como larecuperación de cobre,

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 Licuación estática: en el caso de los botaderos, los ripios se depositan en estado suelto (porvolteo) con la humedad remanente del proceso de lixiviación. Por acción de la densificación,debido al peso propio del material depositado, los ripios pueden llegar a una condición próximaa la saturación y, en determinadas condiciones, ser afectados por licuación estática,

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 Estabilidad: se debe asegurar la estabilidad global de la obra para no afectar a operadores,instalaciones o equipos, eventos que pueden interrumpir el ciclo operativo. Para mantener laestabilidad, los análisis pueden dar origen a restricciones en el ciclo de lixiviación o a las áreasbajo irrigación,

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 Sistema de drenaje: es fundamental recolectar las soluciones de lixiviación, ricas en cobre, yaque es el objetivo del negocio. No obstante, el recolectarlas con la mayor eficiencia tambiéntiene aparejado garantizar que el nivel freático al interior del cuerpo de la pila sea el menorposible, de modo de no afectar la estabilidad. En el caso de los Botaderos de Ripios, quepueden alcanzar alturas mayores a 100 m., el diseño del sistema de drenaje debe ademásgarantizar, a largo plazo, la integridad de las tuberías de recolección de soluciones que sesitúan bajo el cuerpo del Botadero,

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