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8/18/2019 08 Procesos de Recuperacion 2014
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Procesos de recuperación paraalgunos minerales de relevancia
en Chile
MENAS AURÍFERAS YARGENTÍFERAS
ORO, Au
PLATA, Ag
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Mena aurífera
Conminución(chancado, molienda)
Concentracióngravitacional
AmalgamaciónFlotación
(sulfuros auríferos, teluros)
Oxidación por presiónBio-oxidaciónTostaciónRemolienda
Retorting Procesos de lixiviación
Procesos de extracción(precipitación, adsorción)
Concentrado
AMALGAMACIÓN PORMERCURIO
Utilizada en la explotación de oro en pequeña escala, debido a su sencillezy la poca inversión de capital.
En este proceso el oro es atrapado por el mercurio para formar unasustancia muy viscosa y de color blanco brillante llamada amalgama.
La recuperación final del oro se realiza calentando la aleación, lo que produce evaporación del mercurio.
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Molienda
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El refogado o quema de la amalgamaconsiste en evaporar el mercuriomediante calor, quedando el oro en el
residuo sólido. El oro no se evapora.
Esta separación del mercurio deberealizarse utilizando una retorta, nunca enun depósito abierto.
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Reacciones químicas de disolución
y precipitación de oro• Disolución de oro por cianuro de sodio Ecuación de
ELSNER.4Au + 8NaCn + O2 + 2H2O = 4AuNa(Cn)2 + 4NaOH
• Cementación del oro a partir del complejo de cianuro por polvo de zinc (proceso Merrill-Crowe)
AuNa(CN)2 + 2NaCn + Zn + H2O = Na2Zn(Cn)4 +Au +H + NaOH
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Mena aurífera
Conminución(chancado, molienda)
Concentracióngravitacional
AmalgamaciónFlotación
(sulfuros auríferos, teluros)
Oxidación por presiónBio-oxidaciónTostaciónRemolienda
Retorting Procesos de lixiviación
Procesos de extracción(precipitación, adsorción)
Concentrado
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IDENTIFICACION
DE LA MENA
CUANTIFICACION
DE LA MENA
GRADO DE
LIBERACION
GRANULOMETRIA
OCURRENCIA Y
CONDICION
ESTRUCTURAL
IDENTIFICACION
E INTENSIDAD DE
LA GANGA
RECUPERACION
DE COBRE
FLOTACIÓN MINERALESSULFURADOS
Elemento Nombre Fórmula
Cu
Calcocina Cu2S
Covelina CuS
Bornita Cu5FeS4
Calcopirita CuFeS2
Fe Pirita FeS2
Mo Molibdenita MoS2
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Eduardo Campos Geología de Minas2004
Procesos de Fragmentación
Chancado y Molienda
La Conminución
Eduardo Campos Geología de Minas2004
Conminución
• Es la reducción de tamaño de trozos
grandes a fragmentos pequeños.
• Este proceso se lleva a cabo en dos
etapas relacionadas, pero separadas,
las cuales son chancado y
molienda.
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Eduardo Campos Geología de Minas2004
Chancado y Molienda
Explosión destructiva
Trituración primaria
Trituración Secundaria
Molienda gruesa
Molienda fina
Remolienda
Molienda Superfina
Reducción
de TamañoTamaño de laAlimentación
Tamaño delProducto
Infinito
1 m
100 mm
10 mm1 mm
100 m
10 m
1 m
100 mm
10 mm
1 mm100 m
10 m
1 m
Eduardo Campos Geología de Minas2004
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Objetivos de la flotación
• Obtener una alta recuperación conjuntamente con unaalta ley en el concentrado
• La Recuperación es el porcentaje en peso de mineral útil(cobre) contenido en el concentrado en relación almineral útil contenido en la alimentación del mineral.
• La Ley del Concentrado es el porcentaje en peso demineral útil contenido en el concentrado en relación alpeso de concentrado.
El proceso deFLOTACION se basa enlas propiedadessuperficiales de laspartículas minerales, omojabilidad superficial delos sólidos, lo cual permiteclasificarlos en dos tipos:
- Sólidos Hidrofóbicos (aerofílicos)
- Sólidos Hidrofílicos (aerofóbicos)
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• Estas propiedades son importantes dado que elsistema de FLOTACION es de carácterheterogéneo formado por :
- Fase Sólida: Menas y Ganga- Fase Líquida: Agua y REACTIVOS DE
FLOTACION (disueltos)- Fase Gaseosa: Burbujas de Aire
• La posibilidad de que algunas partículas flotenselectivamente dependerá de como se comportenen las distintas interfases :
- Interfase Sólido-Líquido- Interfase Sólido-Aire - Interfase Líquido-Aire
La FLOTACION ESPUMANTE ó FLOTACIONCONVENCIONAL funciona bien a tamaño de partícula entrelos 0,3 - 0,002 mm , dependiendo del peso específico (densidad)de los minerales valiosos y de su grado de liberación.
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• La FLOTACION de minerales utiliza reactivos deFLOTACION (tenso-activos), los que pueden ser
colectores ó espumantes. Estos reactivos químicostienen una cabeza polar activa que es capaz dereaccionar con la superficie del mineral y, una cadenano polar (apolar) que sólo interactúa a través defuerzas muy débiles, lo que le da como característicaprincipal el ser hidrofóbica.
Colectores ó Promotores • Xantatos (SF-114)
• Ditiofosfatos (SF-554)
• Xantoformiatos (SF-203)
• Tionocarbamatos (SF-323)
Espumantes• Aceite de Pino (AP)
• Metil-Isobutil-Carbinol (MIBC)
• Glicoles (Dow-Froth)
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PROCESOS QUIMICOS EN LA FLOTACION
Porción CadenaOrgánica R
R O C
S
S-
H+
Na+
Campo de Hidrofobícidad
Porción Polar Aniónica
Adsorción
ESPUMANTEHETEROPOLAR
BURBUJA
PARTICULADE ESPECIE
SULFURADA
COLECTORHETEROPOLAR
ANIONICO
H2O
1000 r.p.m.
OH-COOHCO
NH2
Porción Polar Aniónica
Adsorción
CARGAELECTROSTÁTICADE LA PARTICULAACONDICIONADAPOR SISTEMA DE
FLOTACIÓN
----- +
+++
30 % + 65 #pH = 10,5
MALLA MICRONES
35 500
48 300
65 212
100 150
150 106
200 75
270 53
325 45
400 38
MALLA TYLER
1 mm = 1000 µm
400
200
150
15 Limite empírico mínimo degranulometria para Flotaciónespecie sulfurada útil
Zona teórica Flotaciónde Limpieza especiesulfurada útil
Limite empírico máximode granulometria paraFlotación Primaria especiesulfurada útil = n
= n
Masa 1 = Masa 2
PROCESOS FISICOS EN LA FLOTACION
BURBUJASENCUENTRO
10
50
100
1 10 100 1000
Tamaño (µm)
%
R e c u p e r
a c i ó n
Cu
Mo
Fuente: Morales et al., 1998
Atracción PorTensión
Superficial
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La FLOTACIONESPUMANTE óFLOTACIONCONVENCIONALfunciona bien atamaño de partículaentre los 0,3 - 0,002mm , dependiendodel peso específico
(densidad) de losminerales valiosos yde su grado deliberación.
CELDA DE FLOTACIONCONVENCIONAL
Se aplica apartículas de
granulometría fina(< 0,002 mm), las
cuales por sutamaño tienen
problemas para ser
recuperadas en laFLOTACION
CONVENCIONAL.
AGUA DE LAVADO
ESPUMA
ZONA DE
COLECCIÓN
ENTRADA DE AIRE
SALIDA DE JALES
SALIDA DEL CONCENTRADO
MINERAL
F L O
T A C I O N
C O L
U M N A R ZONA DE
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MENAS MAGNÉTICASÓXIDOS
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Magnetita se concentra por separación magnética.
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• Magnetita se concentra por separación magnética.
• Los finos no magnéticos son tratados porflotación de cuarzo y silicatos; o flotando lahematita especular.
• Principales colectores: Ácido carboxílico ysulfonatos de petróleo
•
Ocasionalmente, sales de amina en circuito ácido.• Para la remoción de silicatos se usa reactivos
catiónicos en circuito alcalino.
• Los concentrados de finos son pelletizados ysinterizados.
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Precio de menas de hierroUS$ por tonelada
Precios: Mena de hierro: US$ 170 tonAcero: US$ 600 ton
Obtención de aluminio
Precios: Bauxita: US$ 31 tonAlumina: US$ 415 tonAluminio: US$ 1.900 ton
Criolita: Na3AlF6
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Para obtener una tonelada de aluminio
Precio Aluminio: US$ 1.900 ton
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MINERALES OXIDADES DECOBRE
Principales tipos de Lixiviación
Lixiviación In Situ
Lixiviación en Botaderos
Lixiviación en Pilas
Lixiviación en Bateas
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¿Qué es la lixiviación?
• Proceso hidro-metalúrgico. Esto significa que, con la
ayuda del agua como medio de transporte, se usanquímicos específicos para separar los minerales valiosos(y solubles en dichos líquidos) de los no valiosos.
Proceso de lixiviación
Operación delixiviación
Mineral oconcentrado
Ripios orelaves
Soluciónlixiviadora
Solucióncargada
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Elemento Nombre Fórmula
Atacamita CuCl2 3Cu(OH)2
Cu Cuprita Cu2O
Tenoríta CuO
Malaquita CuC03.Cu(OH)2
Crisocola CuSiO3 2H2O
Elemento Nombre Fórmula
Calcocina Cu2S
Cu Covelina CuS
Bornita Cu5FeS4
Calcopirita CuFeS2
Lixiviación de minerales oxidados
• Reacciones típicas de disolución son :
• Cu2CO3(OH)2 + 2H2SO4 = 2 CuSO4 + CO2 +3H2O
• Cu2O + H2SO4 + Fe2(SO4)3 = 2CuSO4 + H2O +2FeSO4
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Lixiviación In Situ
No se aplican los métodos de lixiviación convencional.
Esta técnica se ha sido utilizada para lixiviar cobre y uranio.
La principal desventaja del proceso es la canalización que no permite
una distribución uniforme.
Bajo costo e inversión.
Lixiviación en Botaderos
Se aplica a materiales generalmente de baja muy ley.
Pueden contener 50.000 a 300.000 toneladas.
La solución de lixiviación, agua o ácido sulfúrico diluidoes regada en la parte superior del botadero y se filtra através del material recolectándose en la base.
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Lixiviación en Bateas
Se aplica a minerales oxidados más ricos y más limpios que lastécnicas anteriores.
El ciclo de lixiviación es de 6 a 12 días.
Este método es altamente efectivo ya que se logra entre 90 y 100%de recuperación de mineral soluble.
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Lixiviación en Pilas
El mineral tiene una mayor ley y económicamente paga por untratamiento de chancado, de tipo secundario y terciario y aglomerado
para mejorar la permeabilidad del lecho del mineral.
Esta técnica es usada como método primario de tratamiento deminerales oxidados y mezcla de óxidos y sulfuros secundarios.
Las pilas pueden variar en altura entre 3 y 10 metros de altura.
Se distinguen tres tipos de pilas
Dinámica
Permanente
ROM
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Preparación del Mineral
AlimentadorVibratorio
Grizzly
Tambor
AglomeradorH2SO4 y H2O
Sistema ApilamientoLaurel
Alimentador
ChancadorPrimario
Mandibula
ChancadorSecundario
Conico
ChancadorTerciarioConico
MallaVibradora
Acopio deMineral
Alimentadores Vibratorios
Curado de Acido
Acondicionar el mineral paralograr mejorar la disolución.
Acelerar la cinética de lixiviaciónde los minerales.
Exhibir en la solución un mayorpotencial oxidante.
Flexibilizar la concentración de lassoluciones obtenidas en lixiviación.
Mejorar la calidad de losaglomerados.
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Circuito de Lixiviación en Pilas
Lixiviación
SX
Piscina ILS
Piscina PLS
REFINO
Holding
ILS
Lixiviación Secundaria
PLS
Lixiviación Primaria
ILS
Piscina de Refino
4,0 lts/h m²0,3 gpl Cu++
6,0 gpl H+
2,12 lts/h m²
3,,61 lts/h m²
6,0 lts/h m²0,9 gpl Cu++
4,3 gpl H+
5,73 lts/h m²3,3 gpl Cu++
1,7 gpl H+
5,73 lts/h m²0,35 gpl Cu++
6,50 gpl H
Agua0,39 lts/h m²
3,88 lts/h m²1,30 gpl Cu++
3,40 gpl H+
3,61 lts/h m²
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Pila dinámica ; Pila permanente ; Pila ROM
Procesos Hidrometalúrgicos
• Extracción de metales con métodos físico-químicos en faselíquida.
• La hidrometalurgia se desarrolla en tres etapas:
LIXIVIACIÓNPURIFICACIÓN y/oCONCENTRACIÓN
PRECIPITACIÓN
SX Electro-obtención (EW)
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Diagrama de flujos que incorpora la lixiviación delmineral, SX y la recuperación electrolítica de los
cátodos de Cu (modificado de Domic, 2001)
Extracción por Solventes (SX)
Operación de transferencia de masas en un sistema de dos fases líquidas.Este proceso tiene como objetivo purificar, concentrar y separar los metalesde interés económico.
La extracción se realiza por adición de reactivos químicos orgánicos afinesa los metales (oximas, cetonas, etc.).
HO
R
C
NOH
A 2 RHorg + [Cu2+ + SO42-]ac
R 2Cuorg + [2H+ + SO42-]ac
Estructura general de los reactivos
Reacción química básica del procesode SX
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Extracción: Transferencia del metal de interés (Cu) de faseacuosa a fase orgánica. A partir del PLS (6 – 6,5 gr/l Cu) segenera una liquido con un orgánico cargado (Extracto, 18 gr/l Cu
en primera extracción y 33-35 gr/l en segunda extracción) con elmetal y una fase acuosa sin el metal (Refino)
Liquido Extractante
Cu+2
P S
Cu+2
Refino
Extracto
Lavado
Pila lixiviación
Ca+2Mg+2
Fe+2
Mg+2
Fe+2
Ca+2
Decantado
Lavado (scrubbing): Remoción selectiva de metales impurezas(distintos al de interés) del extracto orgánico.
Cu+2
Extracto
Ca+2
Mg+2
Fe+2
Aditivo
Cl-2
Cu+2
Extracto
Lavado
Ca+2
Mg+2Fe+2
Cl-2
SO4-2
SO4-2
Stripping
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Rangos de aplicación y Resultados• Ley de mineral: baja – media•
Tonelaje: grande – mediano• Inversión: media• Granulometría: chancado grueso• Recuperaciones típicas: 65 - 75 %• Tiempo de tratamiento: semanas• Calidad de las soluciones: diluídas• Tratamiento general posterior: (1-2 gpl Cu)
Cementación/SX – EW
• Problemas principales: recuperación incompleta,gran área canalizaciones, re-precipitaciones,evaporación de soluciones diluídas, pérdida desoluciones
Ventajas del método• Baja inversión pues sólo utiliza el chancado como método de
conminución de la mena, a grados máximos de 100 % -1/4",con un grado de aglomeración de los finos que permitala libre percolación de la solución disolvente.
• Bajo costo de operación por la misma razón anterior ydebido a que los movimientos de materiales son mínimos,comparados con el volumen de movimiento de soluciones.
• El tiempo de lixiviación está dado en días o meses, en vez dehoras como en la lixiviación agitada.
• El tratamiento se realiza con soluciones diluidas deldisolvente a bajas tasas de riego.
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Tratamiento de Nitratos yhalogenuros
Salmueras
• Las salmueras son bombeadas desde abajo de la cortezasalina, en dos áreas diferentes del salar.• En una de ellas, las salmueras extraídas contienen
niveles de concentración de potasio y litio sin precedentes. En la otra, las salmueras obtenidascontienen altas concentraciones de sulfato y boro.
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Salmueras• Luego de su extracción, las salmueras son ubicadas en las
lagunas de evaporación solar.• De las soluciones resultantes y tras una serie de procesos,
se produce cloruro de potasio, carbonato de litio, sulfato potásico, ácido bórico y cloruro magnésico.
• Además, se aprovechan las sinergias: así, produce nitrato potásico mezclando el cloruro potásico obtenido desde lassalmueras y el nitrato de sodio contenido en el caliche.
Principales productos y sus áreas de aplicación
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Fuentes de Litio• El litio se obtiene de dos fuentes
principales:
– Yacimientos en vetas.
– Salmueras naturales.
Procesos de producción• La producción de carbonato de litio se origina a partir de
soluciones de cloruro de litio obtenidas en el Salar de Atacamacomo sub-producto de la producción de cloruro de potasio.
• Dichas soluciones son posteriormente procesadas para producircarbonato de litio en una planta ubicada en el Salar del Carmen.
• Las salmueras no utilizadas son reinyectadas al salar del Carmen.
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Procesos de producción
MIC9000.00
FIN9000.60
UNC9000.60
FIN9000.00
COLECTORDE FINOS
SECADOR
AGUA BLANDA
POZAS DEDESCARTE DE
SOLIDOS
HIDROXIDO DEMAGNESIO
CARBONATO DEMAGNESIO
POZAS DEDESCARTE DE
LIQUIDOS
ORGANICO
ORGANICO
SOLUCIONCAUSTICA
SALAR DEL CARMENSALAR DE ATACAMA
SALMUERA
DE LITIO
ETAPA DEEXTRACCIONPOR SOLVENTE
CAMION APUERTO
MICRONIZADORES
CENIZA DESODA
HARNEROS
ETAPAS DEPURIFICACIONDE MAGNESIO
REACTIVO DE CAL
CRY9000.00GRA9000.00
CENTRIFUGAS
FILTROSPRENSA
FILTROSTAMBOR
MOLINO
LICOR MADRE
HARNEROS
UNC9002.60 FIN9001.99
CENIZA DE SODA PARASALMUERA BAJA LEY
Obtención de Litio Metálico• Los cátodos son de acero y los ánodos barras de grafito. La
eficiencia eléctrica es del 80% y la recuperación de litio es de98% en peso, calculados en base al litio contenido en el LiCl.
• Por cada kilo de Li metálico se generan 5k de Cl2 gas.
• Empleando LiCl y KCl en alto grado de pureza se obtiene Limetálico mayor de 99,8%.
Reacciones:
• En el ánodo: 2Cl- Cl2 + 2e-
• En el cátodo: Li+ + e- Liº