LIXIVIACIÓN
EN
PILAS

Índice

Contenidos Pagina

Introducción 1

Objetivos 2

Desarrollo del tema 3 a 13

Conclusión 14

Introducción

La lixiviación es una etapa físico- química fundamental de un proceso hidrometalúrgico, que tiene como objetivo la disolución del metal a recuperar desde una materia prima sólida en una solución acuosa mediante la acción de agentes químicos.
La lixiviación se puede efectuar por diferentes métodos, como lo son la lixiviación en pilas, columnas, por percolación, entre otras.
En el presente informe, daremos a conocer en profundidad la lixiviación en pilas, que es un método percolante y el mas usado debido a sus ventajas sobre los demas métodos.

Objetivos

1. Aprender en profundidad el método de lixiviación en pilas.

2. Conocer todos los riesgos asociados a este tipo de lixiviación.

3. Indagar y aprender sobre los parametros que afectan este tipo de lixiviación; como la ley de la termodinamica.



Lixiviación en pilas
La lixiviación en pilas es similar a la lixiviación en botaderos, a diferencia de que en este caso el mineral tiene una ley mas alta.
Esta consiste en depositar el mineral chancado a tamaños adecuados, en una superficieimpermeable con una pendiente adecuada para la recolección de soluciones, y regarla con una solución acuosa del disolvente elegido. Las pilas se cargan sobre las canchas con mineral 1/4” – 3/8” previamente curado y se riegan con soluciones acidas, usando para ello aspersores que permitan regar en su totalidad la superficie de la pila.
Descripción de la lixiviación en pilas
Generalidades
Si las pilas contienen óxidos de cobre, tal técnica se denomina heap leaching, y si es de súlfuros, dump leaching.
a) La lixiviación en pilas se caracteriza por el hecho que el material se prepara adecuadamente, se carga sobre la carpeta, se lixivia y, una vez agotada se descarga de la carpeta impermeable y la cancha de lixiviación se vuelve a ocupar con mineral fresco.
b) La granulometría de operación esta en las cercanías de 1/2”, minerales facilmente disgregables y/o porosos pueden ser tratados a un tamaño mayor aproximadamente 3/8”.

Aspectos teóricos de la lixiviación en pilas

En este tratamiento, el mineral de cobre es tratado con soluciones acidas diluidas, distribuidas en la superficie de la pila a una determinada tasa de riego, expresada en litros por unidad de tiempo y por m2 de superficie de pila (flujo específico de riego), limitada por la percolabilidad del material; esto es, por la capacidad del mineral chancado a una granulometría dada, para drenar la solución alimentada en esta superficie por los regadores, sin inundarse o formar capas freaticas en el interior del montón de mineral.Durante el paso a través del mineral, el acido se consume con el ataque de la mena y la ganga, incorporando a la fase acuosa las especies solubles para que sean evacuadas por la canaleta recolectora ubicada en el frente de su base.

Las fuerzas que regulan el fenómeno, y por lo tanto la velocidad de reacción en la interfase sólido- líquido, deben ser parte de un movimiento hidraulico del tipo capilar, y sólo en segunda instancia de uno de caracter gravitatorio, debido a que la lixiviación en pilas tiene en si cinética lenta, comparada con procesos del mismo tipo que trabajan con lechos inundados (lixiviación agitada o por percolación), y por el grado de conminución a que es sometido el mineral, la solución debe mojar toda la roca para que pueda penetrar en todos los poros.

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Al entrar en contacto el mineral y al acido, ocurre una reacción exotérmica, en la cual la pila libera calor al ambiente (primera ley de la termodinamica). También existen reacciones de óxido reducción (redox), éstas ocurren gracias a los agentes reductores y oxidantes, que hacen que los atomos disueltos en la solución pierdan electrones (se oxiden) y otros ganen electrones (se reduzcan). Al ocurrir esto, debe existir un equilibrio químico, es decir si una sustancia pierde determinado número de electrones durante la reacciones producidas en la lixiviación, otra sustancia debe ganar el mismo número de electrones
Clasificación de los tipos de pila

*Se entendera como ciclo metalúrgico o de lixiviación deuna pila o módulo, el período de tiempo medido en días, o meses, en que un mineral es depositado en una cancha de lixiviación y es sometido a las siguientes operaciones:
a) Lixiviación o regadío con solución lixiviante.
b) Lavado con agua.
c) Drenaje.
d) Carga y descarga.

Un tipo de clasificación de pilas es de acuerdo con el piso que pueden tener, lo cual define los siguientes tipos basicos:

* Pila renovable: su piso es reutilizable, de modo que terminado el ciclo de lixiviación se retira el mineral lixiviado, para reemplazarlo con material fresco.
* Pila permanente: su piso no es reutilizable, de modo que terminado el ciclo de lixiviación no se retira el mineral ya lixiviado, sino que se abandona. 5
* Pila modular: es una combinación de ambas anteriores, en que sólo se impermeabiliza una vez el piso, el mineral lixiviado se abandona, pero sobre él se deposita material fresco formando una segunda capa en el sentido vertical. Es tipo de pila se utiliza principalmente en la lixiviación de mineralizado en botaderos.
Desde el punto de vista de su operación las pilas pueden clasificarse en los siguientes tipos

1. Pila unitaria: se impermeabilizan diferentes sectores de la planta, todo el material depositado en los diferentes sectores pasasimultaneamente por las diversas etapas del ciclo de la lixiviación.
2. Pila dinamica: se impermeabiliza un sector de la planta, y en esta pila única coexisten materiales que estan en distinta etapa del ciclo de lixiviación.


Materiales utilizados para la fabricación de la base de las pilas
Los materiales empleados para la construcción de la base de las pilas incluyen asfalto, hormigón, laminas de plastico, ripio compactado con arcillas, que se escogen según factores técnicos (tonelaje, altura de la pila, duración del ciclo de lixiviación, etc) pudiendo también influir ciertos factores locales (disponibilidad de espacio, de materiales, etc) y económicos. Sobre estas capas se colocan tuberías perforadas para la canalización de las soluciones.
Para el diseño de un sistema de laminas es necesario determinar el objetivo del diseño y las características constructivas del material a emplear en determinadas condiciones.
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El piso de lixiviación debe cumplir con los dos propósitos siguientes
1- Recolectar y eliminar perdidas de las soluciones de lixiviación.
2- Proteger el ambiente evitando la contaminación de las areas locales y de las reservas de agua subterraneas.
Tipos de pisos

1- Piso de arcilla compactada

Debe ser completamente impermeable. Se protege con una capa de gravilla para evitar su destrucción durante las operaciones de carga y descarga del mineral. Se utiliza en pilas de uso simple.

2- Piso de asfalto

Se usa para pilas renovables o pisoreutilizable, en el cual se retira el ripio estéril al final de la lixiviación para reemplazarlo por mineral fresco.
La construcción y el espesor de la capa dependeran de la altura de carga del mineral.

3- Piso de hormigón

Se usa exclusivamente para pilas renovables. Su construcción y espesor también depende de la altura de la carga de mineral.

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4- Pisos y carpetas utilizadas en la impermeabilización

El concreto, asfalto, arcillas y otros materiales utilizados tradicionalmente estan siendo desplazados por razones económicas y ambientales, por derivados de los hidrocarburos, como etilenos, que han proporcionado una excelente alternativa de impermeabilización.
El de los etilenos esta formado principalmente por los polímeros: polietilenos, poliuretanos, polipropilenos y poliéster.

La geomenbrana es una delgada capa de goma o plastico diseñada para contener líquidos o sólidos y es esencialmente impermeable, a menos que existan defectos en su instalación. Los materiales de geomenbranas pueden ser divididos en tres categorías:

* Membranas de polietileno de alta densidad (HDPE).
* Membrana de PVC.
* Membrana de goma reforzada tipo HYPALON.

Ripio de protección
Constituye la última barrera de protección del revestimiento. Basicamente es una capa de unos 20cm de material de apariencia diferente de aquel de la mena y que marca el límite inferior en la descarga del ripio agotado.

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Mineral
Capa de mineral a lixiviardepositado en forma razonable suave, deseable por medios que no produzcan un efecto de compactación ni disgregación mecanica, hasta alcanzar la altura determinada.
Anclaje
Sectores de fijación de la base impermeable al terreno.
Es recomendable realizar pruebas de arreglos de pilas, con diversos tipos y espesores de revestimiento y capas de protección, bajo las condiciones de operación, antes de proceder con la construcción de la pila.
También debe dejarse un espacio entre el pie del mineral y comienzo del anclaje, por si existiesen escurrimientos de solución por los taludes y posterior, rematando la instalación con pequeñas elevaciones en los anclajes. Este espacio libre debiera tener entre 0 y 0,5 mts.

Sistemas de riego
El sistema de riego debe mojar la pila con la cantidad determinada de litros/ hora por m2, que se ha definido previamente en el laboratorio en función de la capacidad de drenaje del material, teniendo como consideración secundaria la concentración de las soluciones a obtener.
Sus condiciones basicas son:
* Permitir un riego tan uniforme como sea posible. 9

* Un tamaño de gota incapaz de provocar la aparición de finos: por ejemplo desaglomerando el mineral.
* Un tipo y tamaño de gota que no sea afectado por las condiciones ambientales; esto es arrastres por vientos o perdidas por evaporación.
* Estar construidos con materiales resistentes a los agentes químicos y condiciones de operación.

Existe una variedad de dispositivos, los mas utilizados son:
* Goteros
* Aspersores

Como criterio generalde selección entre riego por goteo y aspersión pueden ser nombrados los siguientes:
Riego por goteo | Riego por aspersión |
Si el agua es escasa | Recurso agua no es limitado |
Si el pH de trabajo no permite precipitación de las durezas del agua | Aguas muy duras y peligro de precipitación de carbonatos |
Peligro de congelamiento en la alta cordillera | Condiciones climaticas favorables, temperatura mínima 0 grados Celsius |
Régimen de viento fuerte | Régimen de viento moderado |
Lixiviación secundaria | Necesidad de O2 en solución, sin posibilidad de agregarle en alguna etapa anterior |

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Sistema de flujo
El sistema de bombeo, conducción y control de flujos de un proceso de lixiviación en pilas queda determinado por:
1. Las necesidades de riego, éstos en superficie a regar y tasa de riego
2. Operaciones y maniobras de soluciones
3. Controles de operación
Entre los sistemas de flujo mas adoptados tenemos
a) Bombeo directo desde estanques de proceso a manifold de sistema de riego
b) Alimentación gravitacional por medio de un estanque de carga, que recibe bombeo intermitente desde los estanques de proceso
Método de carguío de la pila
Unos de los métodos mas convenientes y baratos es usar una correa transportadora, con la cual se puede distribuir adecuadamente el mineral.
El camión bulldozer y el cargador frontal son equipos de uso muy generalizado en la operación de lixiviación en pilas.
El método adecuado de carguío de la pila depende de la altura de carga, del ciclo de lixiviación y del area de pad disponible.
Una técnica que funciona bien para cargar una pila y evitarla segregación es apilar el mineral formando una serie de conos de un metro de altura usando una correa transportadora. Debido a la acción de éstas, cada cono de mineral consiste en un núcleo de material grueso. Capas sucesivas de un metro de altura pueden apilarse encima de los conos anteriores hasta formar pilas de 5 o mas metros de atura.
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La construcción de la pila es un punto crítico en la operación y debe cumplir dos aspectos fundamentales: evitar daños en el piso y obtener un lecho poroso y permeable para favorecer el contacto solución- mineral.
Una forma operacional de carguío que ha mostrado ser exitosa consiste en depositar el mineral por capas según el angulo de reposo.
Riesgos asociados a la lixiviación en pilas
Riesgo | Consecuencia | Medida de prevención |
Condiciones atmosféricas peligrosas (neblina, lluvia, etc.) | -Lesiones múltiples-Fracturas-Daños a equipos y/o areas | - Manejo cuidadoso-Transitar con precaución |
Caídas a igual nivel | -Heridas -Esguinces-Muerte | -Manteniendo el lugar de trabajo limpio, ordenado y en buenas condiciones |
Caídas a distinto nivel | -Lesiones múltiples-Tec-Muerte | -Buena señalización y ver bien por donde se camina |
Exposición a temperaturas extremas | -Quemaduras ya sea por frío o calor-Deshidratación | -No sobreexponerse-Respetar letreros de advertencia |
Manipulación y uso inadecuado de sustancias químicas | -Intoxicaciones-Quemaduras-Muerte | -Respetar letreros y señalización -Mantener el area de trabajo limpia y ordenada |
Manipulación y uso inadecuado de elementos químicos cuya concentración puede ser nociva | -Intoxicaciones-Pérdida de la conciencia-Quemadura | -Respetar señalización-Mantener rotulación con nombre o tipo de sustancia. |
Roturas en cañerías transportadoras de acido | -Quemaduras-Intoxicaciones | -Inspección técnica adecuada durante la instalación.-Inspección periódica durante la operación. |
Roturas en sistemas de impermeabilización | -Filtración del PLS a las napas subterraneas | -Impermeabilización: HDPE (0,5mm), capa de ripios anteriormente lixiviados, y sistema de drenaje. |
Instalaciones defectuosas de aspersores | -Quemaduras por desprendimiento de los aspersores | -Inspección técnica durante la instalación.-Inspección periódica durante la operación. |
Construcción deficiente de la pila | -Tec, fracturas, esguinces, provocados por el desplome de la pila | -Utilizando la técnica mas adecuada para la construcción de la pila-Inspección técnica durante la instalación |

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Conclusión

La lixiviación es un proceso muy importante para la liberación de los minerales oxidados, ya que a través de ésta se logra obtener la sustancia útil sin mayores dificultades.
Cada una de los métodos a través de los cuales se puede llevar a cabo la lixiviación tiene sus ventajas y desventajas con respecto a los demas métodos, pero la técnica a elegir dependera de la composición mineralógica del mineral, el espacio que se tiene, entre otros.
La lixiviación en pilas es la mas utilizada, ya que ésta tiene una gran cantidad de ventajas sobre los otros métodos, no se invierte mucho dinero, debido a que no se necesitan construcciones para la pila, es menor el tiempo en que se lixivia el mineral, entre otras ventajas.

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