Proceso partículas

Copiapó, Febrero 2007

CURSO HIDROMETALURGIA

1. CONMINUCIÓN

Los objetivos de la conminución son:

Producir partículas de tamaño y forma para su utilización directa.

Dependiendo del rango de tamaño de partículas la conminución se acostumbra a dividir en:

Chancado para partículas gruesas mayores que > 2”

Molienda para partículas menores de  ½” – 3/8”

1.1 EQUIPOS DE REDUCCIÓN DE TAMAÑO

El diseño de las máquinas de reducción de tamaño cambia marcadamente a medida que cambia el tamaño de las partículas. Cuando la partícula es grande, la energía para fracturar cada partícula es alta aunque la energía por unidad de masa es pequeña.

A medida que disminuye el tamaño de la partícula, la energía para fracturar cada partícula disminuye, pero la energía por unidad de masa aumenta con mayor rapidez. Consecuentemente los chancadores tienen que ser grandes y estructuralmente fuertes mientras que los molinos deben ser capaces de dispersar energía sobre una gran área.

1.1.1 Chancadores

El chancado es la primera etapa de la reducción de tamaño. Los chancadores pueden clasificarse básicamente de acuerdo al tamaño del material tratado con algunas subdivisiones en cada tamaño de acuerdo ala manera en que se aplica la fuerza.

El chancador secundario toma el producto del chancador primario y lo reduce a su vez a un producto de 5 a 8 cm. (2 a 3”).

El chancador terciario toma el producto del chancador secundario y lo reduce a su vez a un producto de 1 a1.5 cm. (3/8 a ½”) que normalmente va a etapa de molienda.

En el chancado primario de menas se utilizan principalmente chancadores de mandíbula o giratorios. En el secundario chancadores giratorios o más comúnmente chancadores de cono. Mientras que en el chancado terciario se utilizan casi universalmente chancadores de cono.

1.1.2 Circuitos de chancado

Por lo general la planta de chancado produce un material adecuado para alimentar un molino ya sea de barras o bolas. Para lograr el grado de reducción deseada del material normalmente es necesario usar varias etapas de chancado. La experiencia de la mayoría de las plantas de chancado indica que un producto adecuado para alimentar un molino de barras (-3/4”) o incluso alimentación a un molino de bolas (-1/2”) puede producirse y en la práctica se está produciendo con 3 etapas de chancado generalmente usando circuito cerrado en la última etapa.

La operación de la planta de chancado fino es en gran medida independiente del funcionamiento de la chancadora giratoria primaria.

1.2 Molienda

La molienda es una operación unitaria que tiene por objetivo producir la "liberación" de las especies minerales útiles mediante una reducción de tamaño de las rocas de la mena.

La etapa de molienda es clave en el proceso de concentración de minerales ya que determina el rango de tamaño con que las partículas van a ser flotadas

1.2.1 Molienda convencional

La molienda es la última etapa del proceso de conminución. La molienda generalmente se realiza en molinos de forma cilíndrica - cónica que giran alrededor de su eje horizontal y que contienen una carga de cuerpos sueltos de molienda conocidos como medios de molienda, los cuales están libres para moverse a medida que el molino gira, produciendo la conminución de las partículas de mena.

La molienda convencional se realiza en dos etapas, utilizando molino de barras y molino de bolas, respectivamente, aunque en las plantas modernas sólo se utiliza el segundo. En ambos molinos el mineral se mezcla con agua para lograr una molienda homogénea y eficiente. La pulpa obtenida en la molienda es llevada a la etapa siguiente que es la flotación

2. HIDROMETALURGIA

CONCEPTO

La hidrometalurgia estudia el conjunto de procesos que emplean reacciones químicas en soluciones acuosas para la extracción de metales a partir de sus minerales y concentrados. Estas reacciones químicas pueden ser efectuadas mediante agentes químicos ácidos o básicos, y agentes bacteriales, con los nombres de lixiviación ácida, lixiviación alcalina, lixiviación neutra y lixiviación bacteriana. La hidrometalurgia también emplea métodos electroquímicos, como la electro-oxidación, electro-deposición y electrorrefinación. La extracción por solventes, el intercambio iónico y la adsorción con carbón activado son procesos que pertenecen a la hidrometalurgia.

La hidrometalurgia utiliza las siguientes técnicas:

• Lixiviación.

• Clarificación, purificación y concentración de la solución obtenida.

• Recuperación del metal como producto final, generalmente en forma elemental.

2.1 LIXIVIACIÓN

En general la lixiviación es la disolución de materiales solubles mediante un disolvente líquido a partir de la mezcla de ellas con un sólido insoluble. Es una operación de separación industrial basada en una transferencia de masa. El disolvente puede ser agua, una solución química o un disolvente orgánico. Constituyen ejemplos la extracción del azúcar de la remolacha azucarera, la extracción del aceite de las semillas oleaginosas y la extracción de metales a partir de sus minerales. En este último caso tenemos la lixiviación metalúrgica, que es la disolución selectiva de metales solubles mediante un solvente líquido para separarlo de las impurezas del mineral.

La lixiviación metalúrgica se puede hacer en medio oxidante, neutro o reductor. Para la disolución de metales tenemos los siguientes sistemas:

• Lixiviación ácida, que comprende la lixiviación con ácido sulfúrico concentrado, lixiviación con ácido sulfúrico diluido y oxígeno, lixiviación con ácido clorhídrico, lixiviación con ácido nítrico, lixiviación férrica, lixiviación con tiourea, etcétera.

Lixiviación alcalina, que comprende la lixiviación amoniacal, la lixiviación con hidróxido de sodio, lixiviación con cianuro de sodio, lixiviación con sulfuro de sodio, etcétera.

2.1.1OBJETIVOS DE LA LIXIVIACION

La lixiviación es un proceso de transferencia de materia desde una fase sólida a una líquida acuosa y está basada en la solubilidad que presenta una sustancia en la acuosa lixiviante. Así, en el caso del cobre, la lixiviación permite que el cobre contenido en un material (mineral, concentrado, etc.) sea transferido a la solución acuosa y por lo tanto separado del material que lo contenía. En pocas palabras, se dice que el cobre de un material sólido, se disuelve o solubiliza.

Desde un punto de vista general para diversos materiales a lixiviar, el proceso persigue los siguientes objetivos:

• Disolver en forma selectiva o preferencial el cobre contenido en un material sólido.

• Generar una solución rica factible de procesar por los procesos posteriores ya sea de purificación (SX) y/o precipitación (EW).

• Lograr altas eficiencias y bajo consumo de agente lixiviante, para optimizar la economía del proceso.

2.1.2 DESCRIPCION DEL PROCESO

La lixiviación es un proceso de carácter químico, que consiste en contactar un material sólido conteniendo cobre, con una solución acuosa lixiviante, para disolver el cobre contenido. En el proceso, se genera la solución rica (licor o caldo) conteniendo el cobre disuelto y los residuos insolubles (cola, relaves, ripios).

Los principales componentes de un sistema de lixiviación son los siguientes:

• Solución lixiviante

• Material a lixiviar

• Equipo de lixiviación o reactor.

2.1.3 METODOS DE LIXIVIACION

Los diferentes métodos de lixiviación actualmente en uso son:

• Lixiviación in situ.

• Lixiviación en botaderos.

• Lixiviación en pilas.

• Lixiviación por percolación.

• Lixiviación por agitación.

2.2 LIXIVIACION EN PILAS.

Este método se aplica en la lixiviación de minerales de cobre, uranio y oro de baja ley, que no presentan problemas especiales de extracción.

Entre las características que diferencian este método de la lixiviación en botaderos se destacan:

• El mineral es extraído especialmente de la mina para el carguío de las pilas. Las leyes son mayores que la de aquellos que son transportados a botaderos.

• El tiempo de lixiviación está dado en meses y no en años, como en el caso de los botaderos.

• Las pilas se depositan en áreas que se han preparado especialmente, cubiertas con capas de concreto o asfalto, o bien, capas alternadas de arena fina y plástico. Sobre estas capas se colocan tuberías perforadas que recolectan las soluciones de drenaje de la pila.

• Debido a la mayor ley de los minerales de las pilas y las soluciones lixiviantes más concentradas, las soluciones ricas desde pilas son más concentradas que aquellas procedentes de botaderos.

• La granulometría normal utilizada

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