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| Date post: | 02-Feb-2016 |
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ÍNDICE
NOMENCLATURAS.................................................................................................................6
RESUMEN..............................................................................................................................8
CAPÍTULO 1: INTRODUCCIÓN................................................................................................9
1.1 Introducción................................................................................................................9
1.2 Objetivos................................................................................................................... 10
CAPÍTULO 2: ANTECEDENTES GENERALES DE LA EMPRESA................................................11
2.1 Reseña histórica........................................................................................................11
2.2 Ubicación y Antecedentes Generales.......................................................................12
2.3 Proceso Productivo....................................................................................................13
2.4 Descripción de la operación de Extracción por solvente (SX)....................................23
2.4.1 Conceptos básicos de extracción por solvente.......................................................26
CAPÍTULO 3: ANTECEDENTES DEL PROYECTO.....................................................................30
3.1 Problema detectado en la operación........................................................................30
3.2 Arrastres de la planta de extracción por solvente.....................................................37
CAPÍTULO 4: MATERIAL Y MÉTODOS..................................................................................38
4.2 Procedimiento...........................................................................................................42
4.3 Puesta en servicio de la automatización...................................................................43
4.4 Ventajas y desventajas del proyecto.........................................................................44
CAPITULO 5: CONCLUSIONES..............................................................................................45
BIBLIOGRAFIA......................................................................................................................46
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1. Ubicación SCM El Abra.........................................................................................12
Figura 2. Tambores de Aglomerado....................................................................................15
Figura 3. Radial Stacker.......................................................................................................15
Figura 4. Sistema de Apilamiento........................................................................................16
Figura 5. Diagrama de la Hidrometalurgia del Cobre..........................................................16
Figura 6. Minerales Lixiviados.............................................................................................17
Figura 7. Pila de Lixiviación..................................................................................................18
Figura 8. Planta de Extracción por Solvente........................................................................20
Figura 9. Planta de Electroobtención..................................................................................21
Figura 10. Diagrama SCM El Abra........................................................................................22
Figura 11. Planta de extracción por solvente SCM El Abra..................................................23
Figura 12. Equipo mezclador-decantador etapa de re-extracción......................................24
Figura 13. Diferencia visual de los arrastres........................................................................27
Figura 14. Continuidad de fases..........................................................................................28
Figura 15. Diagrama de flujos de orgánico..........................................................................31
Figura 16. Inventario de orgánico.......................................................................................33
Figura 17. Condición actual de los coalescedores de orgánico............................................34
Figura 18. Condición de operación del coalescedor............................................................34
Figura19. Líneas existentes en el sector..............................................................................35
Figura 20. Sector donde se debe realizar la mejora............................................................35
Figura 21. líneas de agua existentes en la parte superior...................................................36
Figura 22. Diagrama de tipos de arrastres...........................................................................36
Figura 23. Valvula de control automatico y manual............................................................38
Figura 24. Filtros para bombas recuperadoras de acuoso...................................................39
Figura 25. Lineas de agua y aire del sector..........................................................................40
Figura 26. Personal mecanico..............................................................................................41
Figura 27. Personal electrico...............................................................................................41
Figura 28. Mejora implementada en los coalescers............................................................43
NOMENCLATURAS
t/h : Toneladas por hora.
t/d : Toneladas por dia.
P80 : 80 porciento pasante.
g/l : Gramos por litro.
[L/(h*m2)] : Litros hora por metro cuadrado.
[m3/h] : Metros cubicos por hora.
Cu+2 : Cobre cuprico.
ppm : Particulas por millon.
msnm : Metros sobre el nivel del mar.
m3 : Metros cubicos.
S.C.M. El Abra : Sociedad Contractual Minera El Abra
H.H. : Horas Hombre
U.S. : Dólares
TPA : Toneladas por año
FCX : Freeport McMoran Cooper and Gold
Km : Kilómetros
m : Metros
t : Toneladas
Top-size = Tamaño máximo
OSS : Open size setting (Tamaño de apertura)
Stock Pile : Pila de acopio
mm : Milímetro
Radial Stacker : Apilador Radial
PSI : Libras de presión por pulgada cuadrada
PLS : Solución rica de lixiviación
HDPE : Polietileno de alta densidad.
ROM : Directo de la mina.
PLS : Solución rica de la pila.
pH : Unidad de grado de acidez
SX : Extracción por solventes
EW : Electroobtención
°C : Grados Celsius
A/m² : Amper por metro cuadrado
PAD : Área destinada para riego
O/A : Continuidad orgánica acuosa
rpm : Revoluciones por minuto
gpm : Galones por minuto.
PLC : Programa lógico de control.
CO : Control operado.
RESUMEN
Sociedad Contractual Minera El Abra es una empresa productora de cobre
catódico de alta pureza, el cual se obtiene vía hidrometalúrgica, proceso que
consiste en cuatro etapas básicas: chancado, lixiviación, extracción por solvente
(SX) y electro-obtención (EW).
Las etapas de SX y EW son procesos que requieren de grandes cantidades de
agua de alta calidad, baja salinidad e impurezas, y esto se obtiene a través de una
planta de osmosis inversa.
En el proceso de SX se produce ingreso de impurezas a las soluciones por
arrastre en el solvente orgánico que contamina la solución rica en cobre, conocida
como electrolito rico (ER), que va a la etapa siguiente de electroobtención. Estas
impurezas son el cloro, el hierro, el manganeso y el nitrato, entre otros.
Para evitar el arrastre de impurezas desde el circuito SX hacia el circuito de
electroobtención muchas plantas industriales incorporan una etapa de lavado del
reactivo orgánico cargado utilizado agua acidulada con ácido sulfúrico (H2SO4).
El objetivo general de este trabajo es analizar una alternativa de control de
impurezas en el circuito de extracción por solventes de SCM El Abra, que consiste
en implementar retrolavados en los coalescers de orgánico, para así mantener
dichos equipos en condiciones adecuadas para evitar la contaminación del
electrolito con impurezas y así, no perjudicar la etapa de electroobtención.
Con la implementación de retrolavados en los coalescers de orgánico, los
arrastres físicos disminuirán considerablemente ya que dichos equipos estarán
con su capacidad de trabajo adecuada, lo que proporcionará mayor tiempo de
residencia al orgánico y mejorará la separación de los arrastres de acuoso, los
cuales llevan las impurezas.
CAPÍTULO 1: INTRODUCCIÓN
1.1 Introducción
El procesamiento hidro-metalúrgico de minerales de cobre consta de operaciones
principales como son el chancado, la aglomeración, la lixiviación, la extracción por
solvente y la electroobtención. Este proceso presenta ineficiencias en su
operación especialmente en la etapa de purificación de las soluciones
involucradas. Es por esta razón que muchas impurezas provenientes de la etapa
de lixiviación son arrastradas a la etapa siguiente, entre estas impurezas
encontramos el hierro, como Fe (II) Y Fe (III). Si aumentara demasiado los niveles
de Fe en la nave de electroobtención se puede perjudicar la operación, ya que
afectará la eficiencia de corriente. El Cloruro, Cl-, puede provocar corrosión del
acero inoxidable si sobrepasa los 40ppm, el Manganeso Mn+2 provoca corrosión
directa a los ánodos alternativos (+200 ppm), el Mn+2 bajo condiciones especiales
puede llegar a pasar a Mn+7 provocando degradación en el orgánico.
Es importante recalcar que para realizar el proceso hidro-metalúrgico se requiere
de grandes cantidades de agua, la cual es obtenida mediante un proceso de
osmosis inversa, la cual es alimentada desde el Salar de Ascotán por medio de 6
pozos.
Para minimizar la llegada de impurezas al electrolito, hoy en día, la industria
normalmente ocupa reactivos que tengan una alta selectividad Cu/Fe, además de
una etapa de lavado que ayude a minimizar los arrastres físicos. Sin embargo en
la mayoría de los casos estas medidas no son suficientes.
En este trabajo se verá la importancia de la implementación de los retrolavados en
los coalescers de orgánico equipos encargados de retener y eliminar los arrastres
de acuoso, los cuales pueden afectar al proceso de electroobtención, los
coalescedores son equipos relevantes para mantener la calidad catódica.
1.2 Objetivos
1.2.1 Objetivos generales
Implementar el proceso de retrolavado en los coalescers de orgánico en el área de
Tank Farm a través de instrumentación e implementación de equipos adecuados,
para controlar los arrastres físicos.
1.2.2 Objetivos específicos
Evaluar la situación actual de los equipos.
Automatizar a través de válvulas de control automático.
Implementar instrumentación adecuada.
Habilitar las líneas de agua y aire existense en el sector.
Implementar de la automatización propuesta.
CAPÍTULO 2: ANTECEDENTES GENERALES DE LA EMPRESA
2.1 Reseña histórica
En el año 1993 Codelco ofrece el yacimiento san José El Abra como Joint Venture
a la industria privada. En junio de 1994 nace la primera asociación de Coldelco
con sector privado cuando Cyprus Amax Minerals Company adquirió el 51% de la
propiedad. Este mismo año comenzaron los estudios de ingeniería básica. En
1995 se obtienen los permisos ambientales respectivos y se da comienzo a la
construcción por medio del consorcio Bechtel Sigdo Kopers. En mayo de 1996
comienzan las operaciones de carguío, chancado, aglomeración y de lixiviación de
pilas y el día 10 de agosto la Sociedad Contractual Minera El Abra produce su
primer cátodo, adelantándose 6 meses a lo planificado. En 1999 Cyprus Amax
vende sus acciones a Phelps Dodge, por lo que se hace cargo del 51% de la
Sociedad Contractual Minera El Abra adquiriendo además la operación de la mina
Cerro Verde en Perú.
En el 2007 freeport McMoran Cooper and Gold adquiere Phelps Dodge en US$
26.000 millones, dando origen a la empresa más grande del sector por el monto
de su cotización bursátil y a la segunda por producción, inmediatamente después
de Codelco. La compra se realizo asumiendo una deuda de US$ 18.000 millones
que Freeport espera cancelar en gran medida por las ganancias extraídas en
chile. Esto tuvo repercusiones inmediatas en el país dado que Phelps Dodge era
accionista mayoritario en El Abra, con un 51% de capital, de minera Candelaria
con un 80% además del 80% del mineral Ojos del Salado en la tercera región y
propietaria de la empresa industrial COCESA. En el año 2010 a consecuencia del
agotamiento de reservas de óxidos se inicia la explotación y lixiviación de
minerales mixtos generando un cambio en el proceso poniendo fin a la lixiviación
con pilas dinámicas dando paso a la Biolixiviacion en pila permanente aumentando
la vida útil de la empresa hasta el año 2024.
2.2 Ubicación y Antecedentes Generales
Sociedad contractual minera El Abra se encuentra ubicada en la provincia el Loa
(Figura 1), II Región de Antofagasta-Chile a 75 Km al noreste de la ciudad de
Calama, a aproximadamente a 3.300 msnm y el yacimiento mina se encuentra a
4.100 msnm. SCM El Abra es propiedad en un 51% de la compañía Freeport Mc-
Moran Copper& Gold y 49% restante de CODELCO-Chile
Esta empresa perteneciente a la gran minería del cobre está dedicada a la
producción de cátodos de cobre de alta pureza mediante la vía hidrometalúrgica
considerando procesos de biolixiviación, extracción por solventes y
electroobtención. Los cátodos que se obtienen del proceso son transportados vía
ferrocarril al puerto de Antofagasta lugar donde SCM El Abra posee un área de
recepción de sus productos.
Figura 1. Ubicación SCM El Abra
2.3 Proceso Productivo
El proyecto minera El Abra se diseñó para producir 170.000 toneladas de cátodos
de cobre al año, esto implica que se deben tratar un promedio de 465 t/d de
mineral acordes a la ley recuperable de cobre existente en la mina explotada por
metodo de rajo abierto.
Para la operación de una planta hidrometalúrgica es muy importante contar con
agua de buena calidad, la cual es obtenida desde 6 pozos ubicados en el Salar de
Ascotan, esta agua tiene una alta salinidad e impurezas, para purificar estas
aguas SCM El Abra cuenta con una planta de osmosis inversa. Este es un
proceso en el cual se hace pasar el agua a través de un filtro o membrana
osmótica a alta presión. Se obtienen dos corrientes, una donde se concentran las
sales (Rechazo) y la otra donde el agua pasa a través de las membranas
osmóticas (Permeado), impidiendo el paso de las sales, por lo que el agua sale
con un bajo contenido salino.
El área de Chancado Primario tiene un chancador giratorio de fabricación brasilera
“Fuller Taylor” de 60” x 110” con una capacidad de 8.400 [t/h], que funciona en
circuito abierto, es decir, sin ningún tipo de proceso de clasificación ni recirculación
de partículas. Esta etapa de conminución es capaz de reducir el mineral de colpas
desde 1,2 metros de diámetro hasta un producto de 90% bajo 4”, considerando el
10% restante un tamaño máximo (top-size) de 6”. Para entregar esta
granulometría el setting de abertura de descarga del chancador, se maneja y
controla en 7 ¾” el lado abierto (OSS).
La planta de beneficio se encuentra ubicada a 15 Km distante del yacimiento por
lineas independientes que trabajan en un circuito abierto. El mineral procesado en
el area de chancado primario es transportado por una línea que se compone de 3
correas (overland conveyor) y depositado en una zona de stock (stock pile) con
una capacidad de 275.000 toneladas de las cuales 75.000 toneladas
corresponden a la carga viva de mineral.
La etapa secundaria de chancado se compone de tres lineas independientes
conformadas cada una por harneros Ludowici de doble deck y chancadores Metso
con kit MP1250 estándar que procesan nominalmente 2.850 [t/h] cada una. El
producto final de la etapa secundaria entrega una granulometría del 80% del
producto bajo tamaño 2” la cual es llevada a la etapa de clasificación. Esta etapa
se divide en seis líneas independientes compuestas cada una por un harnero
Nordberg con una malla de corte de 12 mm aproximadamente, el sobretamaño es
transportado a la etapa terciaria y el bajo tamaño es considerado como producto
final.
La etapa de chancado terciario se compone de 6 líneas independientes
conformadas cada una por un chancador Metso con kit MP1250 cabeza corta con
una capacidad de 1050 [t/h] y una granulometría del 80% del producto bajo los 12
mm (P80) el cual es depositado en un silo de aglomerado. La etapa de aglomerado
consta de tres tambores de aglomerado (Figura 2) independientes con una
capacidad de 2800 [t/h], en esta etapa se adiciona ácido súlfurico de acuerdo a la
ley de cabeza y agua para mantener una humedad del orden del 8% como
promedio.
Figura 2. Tambores de Aglomerado
Previo a la etapa de lixiviación, el mineral aglomerado es transportado por un
circuito de tres correas overland y 27 equipos portables autónomos con una
capacidad de 8300 [t/h] para la construcción de la pila permanente mediante un
apilador radial (Figura 4), radial stacker (Figura 3).
Figura 3. Radial Stacker
Figura 4. Sistema de Apilamiento
Figura 5. Diagrama de la Hidrometalurgia del Cobre
Con este nuevo proceso se ha diseñado una planta de bioaugmentación para la
adición de las bacterias al proceso de lixiviación, las cuales son agregadas al
proceso en la correa 202, aquí se prepara una biomasa compuesta de 10 millones
de bacterias por ml de solución, la que a su vez esta compuesta por por agua y
refino, para dar un pH adecuado a la reproducción de las bacteria. En la actualidad
se lixivian minerales mixtos (Figura 6) en una pila permanente que por diseño es
construida en un area de 1800 metros de ancho por 1900 metros de largo y nueve
pisos de apilado a una altura de 8 metros por nivel.
Figura 6. Minerales Lixiviados
Figura 7. Pila de Lixiviación
Para el riego de la pila (Figura 7) se utiliza una malla de goteros de HDPE de 0,52
mm de separación entre líneas de goteros de una capacidad de 1 [L/(h*m2)] y de
una separación de 0,46 mm entre emisores con una tasa de riego de 8[L/(h*m2)]
para modulos nuevos y de 4 [L/(h*m2)] para módulos pobres con un promedio por
módulo de 80 [m3/h] de refino.
En el área ROM (mineral proveniente directo de la tronadura) se lixivian minerales
de baja ley, actualmente secuenta con dos zonas de botadero (ROM I y ROM II).
Estos minerales se acopian sobre quebradas naturales contiguas al area mina,
estos botaderos son regados con 2350 m3 de solución de refino por medio de
estaciones de bombeo que cuentan con unos estanques de traspaso de 508 m3 de
capacidad y con cuatro bombas de impulción cada una con una capacidad de
envio nominal de 653 [m3/h] por bomba. Se cuenta además con tres cuadros de
válvulas que son los encargados de distribuir los flujos hacia las superficies de
riego. Para la malla de riego se utilizan los mismos materiales que en la pila
permanente, sólo que los módulos nuevos se riegan con una tasa baja para
humectar 3 [L/(h*m2)] que luego va subiendo de acuerdo a la disponibilidad de flujo
llegando a una tasa de 6 [L/(h*m2)].
La solución rica obtenida en el ROM I es enviada como solución intermedia para
mezclarla con el refino con el que se regara el ROM II. La solución rica obtenida
en el ROM II es enviada a la piscina de PLS en la planta donde se une a la
solucion de la pila permanente.
El proceso de extracción por solvente consiste en un proceso de purificación y
concentración de soluciones basadas en la transferencia iónica del elemento de
interés, como lo es el cobre proveniente del proceso de lixiviación. Para ello
utilizauna fase orgánica compuesta de un extractante de alta selectividad al
elemento a separar (Cu+2). Este proceso se basa en la reacción reversible de
intercambio iónico que tiene lugar entre dos fases inmiscibles entre sí. Las fases
son mezcladas fuertemente por agitación produciendose así el intercambio iónico,
el cual dirige su sentido de acuerdo al pH de la solución acuosa.
La planta de extracción por solventes de minera El Abra (Figura 8) consta de 4
trenes, cada uno de ellos con 5 etapas, tres etapas extractivas una en serie y una
en paralelo, una etapa de re-extracción y finalmente una etapa de lavado, en este
proceso se logra producir un electrolito rico de alta pureza y libre de arrastres de
sólidos y orgánicos, el cual posteriormente ingresará a la nave de electro
obtencion.
Figura 8. Planta de Extracción por Solvente
Finalmente, se pasa a la etapa de electroobtención (Figura 9), donde se produce
el cobre catódico de alta pureza.
Una vez que se obtiene electrolito rico con 50 – 52 [g/l] de cobre es mezclado con
electrolito pobre para obtener un electrolito celda con 40 – 42 [g/l] de cobre a una
temperatura de 44 – 46 °C, con una acidez de 186 [g/l], que va a la operación de
electrobtención donde se produce la deposición de cobre con una pureza de
99,99% de cobre. El electrolito pobre queda con una concentración de 39 -40 [g/l]
con 189 – 90 [g/l] de ácido. La nave de electrobtención, presenta 4 bancos de 170
celda con 66 cátodos (Por cada celda) de acero inoxidable 316 L o dúplex con
barras de cobre y bordes plásticos. Los ánodos antes eran de Pb - Sn - Ca, en la
actualidad se utilizan ánodos que consisten en una malla de Iridio- tantalio y
titanio, la barra conductora es de cobre revestido con titanio.
Las celdas se conectan en un circuito en serie-paralelo actualmente el banco 3
está fuera de servicio, cada banco es alimentado con 320 – 340 voltio por un
rectificador con un voltaje por celda 1,9 – 2,0 voltios con un voltaje nominal de 340
– 350 voltios. La densidad de corriente es de 280 – 300 ¿]. El ciclo de cosecha es
de 5 días.
Figura 9. Planta de Electroobtención
La etapa final del proceso de electroobtención es la denominada cosecha de
Cátodos.
Una vez transcurridos los días destinados a la electrodepositación, o ciclo
cátodico, comienza la cosecha de cátodos. Esta cosecha se realiza siguiendo un
orden establecido de “tercios de celda” lo que significa levantar 22 placas de acero
inoxidables simultaneamente (cátodos) a través de un puente grúa que trasladará
la lingada hacia una máquina despegadora de cátodos. Una vez que los cátodos
han sido separados de los cátodos permanentes son apilados, pesados y
enzunchados para su despacho.
De esta forma se producen los cátodos que tienen un 99,99% de cobre puro y que
son transportados vía ferrocarril al puerto de Antofagasta, lugar donde son
embarcados y exportados.
Figura 10. Diagrama SCM El Abra
2.4 Descripción de la operación de Extracción por solvente (SX)
Extracción por solvente es un proceso en el cual una solución acuosa, que
contiene el ión metálico a extraer, entra en contacto íntimo con una solución
orgánica inmiscible, produciéndose la extracción del ión metálico desde la solución
acuosa por parte de la solución orgánica a través de un intercambio iónico. Este
proceso se lleva a cabo para separar una especie de interés (en este caso, el ión
metálico) del resto de especies presentes en la fase acuosa.
La reacción anterior corresponde a una reacción de equilibrio químico, por lo que
se puede invertir dependiendo de la actividad relativa de las especies presentes
en las soluciones. Esta reacción es controlada por el pH de la solución acuosa. Es
de este modo que luego se lleva a cabo la re-extracción, etapa en la cual el ión
metálico es recuperado desde la fase orgánica y retorna a una solución acuosa.
Figura 11. Planta de extracción por solvente SCM El Abra
Al ponerse en contacto íntimo las soluciones orgánica y acuosa se obtiene como
resultado una emulsión, que corresponde a un sistema disperso e inestable. La
transformación de una emulsión a un sistema de dos fases es espontánea, y se
logra una separación total si transcurre un tiempo adecuado. A este fenómeno se
le denomina coalescencia.
La interfase entre las dos soluciones que se están separando, y que inicialmente
formaron la emulsión, corresponde a una zona heterogénea denominada banda de
dispersión. Es en esta zona donde se está produciendo la separación de fases, y
su espesor es una de las variables más importantes en el desarrollo del proceso.
Dicho proceso se realiza en un equipo mezclador-decantador que se muestra en
la figura siguiente:
Figura 12. Equipo mezclador-decantador etapa de re-extracción
La operación de este equipo, consiste básicamente en:
Bombear las soluciones acuosas y orgánicas hacia el estanque del
mezclador de acuerdo a una velocidad predeterminada.
Mezclar las dos fases con agitadores para formar una dispersión
Evacuación de la dispersión desde el estanque del mezclador hacia un
decantador plano, donde las fases de solución acuosa y orgánica se
conglutinan y separan por gravedad.
La mezcla fluye desde el mezclador, hacia el decantador y se distribuye
uniformemente por todo su ancho por medio de dos corridas de picket fence
El decantador proporciona un área relativamente libre de movimiento donde
se pueden separa las fases de orgánico y acuoso
La banda o altura de orgánico se controla mediante una caja ajustable en el
extremo opuesto del decantador.
La operación de extracción por solvente (SX), es uno de los métodos de
purificación más utilizados en la actualidad, lo que se traduce en la instalación de
numerosas plantas en el mundo, en que se separa, purifica y concentra una gran
cantidad de elementos químicos tales como cobre, zinc, molibdeno, etc.
Es un proceso reversible de intercambio iónico líquido-líquido, entre dos fases
inmiscibles. La fase acuosa contiene al ion metálico y la fase orgánica al
extractante
2.4.1 Conceptos básicos de extracción por solvente.
a) Fase de extracción.
Es una parte del proceso donde ocurre el intercambio iónico, en donde la fase
orgánica capta el cobre y sus etapas son:
• Mezclado: se realiza mediante una agitación en donde se produce la
dispersión y se transfiere el metal desde la fase acuosa a la fase orgánica.
• Separación: aquí se produce la coalescencia de la dispersión y las fases
orgánicas y acuosas se separan.
b) Dispersión y coalescencia.
• Dispersión: es una mezcla de dos líquidos inmiscibles distribuidos, en la
cual una fase contiene a la otra. Es el resultado de la mezcla de dos fases
inmiscibles mezcladas de tal forma que sea una fase homogénea y si no se
separa es una dispersión.
• Coalescencia: es la mezcla homogénea de dos fases inmiscibles que se
separan.
c) Fase de re-extracción
Es la etapa en donde el metal captado por la fase orgánica pasa al electrolito
(conductor iónico)
• Mezclado: Es en donde la fase orgánica cargada con el cobre se agita con
solución agotada (spent) para producir la transferencia de cobre desde la
fase orgánica a la fase acuosa (avance).
d) Solución rica
Se designa a la fase acuosa proveniente de lixiviación, la cual posee la especie útil
a recuperar, en nuestro caso el Cu++, con un bajo contenido en ácido.
e) Refino acuoso.
Es la solución resultante del intercambio iónico, con una menor cantidad de la
especie útil y con una mayor acidez. Es recirculada a la lixiviación.
f) Orgánico.
Es la fase formada por un solvente o diluyente orgánico (Kerosene) y el
Extractante propiamente tal. Así podemos tener:
• Orgánico cargado. Cuando quita el metal a la solución rica.
• Orgánico descargado. Cuando le quitan metal hacia la solución pobre
g) Arrastre.
Pérdida física de fase orgánica en fase acuosa o viceversa, en forma de pequeñas
gotitas después de la Coalescencia global de las fases.
Figura 13. Diferencia visual de los arrastres
h) Carga máxima.
Es la cantidad máxima de la carga útil que el reactivo es capaz de contener, por
cada unidad de porcentaje de concentración del reactivo en la fase orgánica.
Teniendo en cuenta que el orgánico no se descarga completamente en la etapa de
re-extracción, o sea existe una carga circulante de la especie en el reactivo,
entonces se trabaja con un concepto de transferencia neta.
i) Transferencia neta
Se define como la cantidad efectiva de la especie útil, que es transportada por el
reactivo desde la solución rica al electrolito y se expresa en [g/l].
j) Continuidad de fases
Es el mezclamiento de dos fases inmiscibles en donde una de ella debe
encontrarse dispersa en la otra. Cuando la fase orgánica está dispersa en la fase
acuosa se habla de continuidad acuosa y si la fase acuosa está dispersa en la
fase orgánica se habla de continuidad orgánica.
Figura 14. Continuidad de fases
k) Razón de fases
Es la proporción de flujos entre fase orgánica y acuosa que ingresan al mezclador.
R.F. O/A = F.O / F.A. + R.
l) Selectividad
Es la capacidad de un Extractante de captar un metal deseable con respecto a
otro indeseable. Es un parámetro que mide la captación de un Extractante ante
dos especies distintas a un determinado pH.
m) Características y degradación de un extractante
Las características que debe tener un extractante orgánico son:
Selectividad
Densidad
Reactividad
Insoluble en la fase acuosa
Punto de inflamación
Tensión interfacial
Viscosidad, etc.
La degradación de un extractante es la perdida de características extractivas o de
coalescencia por descomposición en su estructura molecular, puede ser por
oxidación del grupo activo, por hidrólisis o por ocuparse los sitios activos con algún
elemento contaminante que no se extrae en forma normal.
n) Lodos interfaciales, crud o borra.
Al producirse la dispersión por efecto del mezclamiento, si hay partículas sólidas,
sílice o presencia de aire en el sistema, se produce una emulsión estable, que es
lo que se denomina CRUD o BORRA.
CAPÍTULO 3: ANTECEDENTES DEL PROYECTO
3.1 Problema detectado en la operación
Hoy en día por los altos flujos de trabajo que tenemos en la planta de extracción
por solvente es de vital importancia reducir los arrastres producidos en la
operación.
En la etapa de lavado se producen arrastre del tipo físico y químico, los cuales
afectan de manera importante la calidad del electrolito rico, el cual posteriormente
ingresa a la etapa de electro-obtención, aquí puede afectar a la eficiencia de
corriente y a la calidad final del cobre catódico.
Al salir el electrolito pobre desde electro-obtención y llevar alta concentración de
arrastres a su vez también contamina el orgánico, el cual producirá una pérdida
del reactivo más costoso dentro de la operación de SCM El Abra.
Por este motivo los equipos encargados de retener dichos arrastres se deben
encontrar en óptimas condiciones para su correcto funcionamiento.
El primer filtro para eliminar del sistema estos contaminantes son los
coalescedores de orgánico y es aquí donde nos enfocaremos a trabajar.
En SCM El Abra se cuenta con doce coalescedores de orgánico divididos en dos
líneas de seis coalescedores por líneas de trabajo (Figura 15).
Figura 15. Diagrama de flujos de orgánico
La Coalescencia es una técnica de separación en la que el flujo de orgánico viaja
a través de las fibras coalescedoras llevándose consigo arrastres de acuoso en
forma de pequeñas gotas hasta que estas quedan interceptadas en la fibra.
A medida que el orgánico se acumulan en la fibra, se juntan y crecen en tamaño,
la gravedad les obliga a separarse de la fibra y flotar hacia arriba, dando como
resultado un orgánico libre de arrastres de acuoso.
Un coalescedor es un contenedor que acelera la unión o la cohesión de dos o más
partículas dispersas para formar partículas más grandes. Los coalescedores más
comunes pasan las fases a través de algún tipo de cama sólida, red o manta de
fibra, cedazos metálicos o membranas. Estos equipos ofrecen una gran superficie
de interfase, que permiten un tiempo de residencia necesario para que se
produzcan los fenómenos de coalescencia y de separación para una variada gama
de aplicaciones.
Factores que afectan la coalescencia
• El tamaño de la gota.
• La presencia de partículas solidas especialmente cuando están en estado
coloidal.
• Los materiales tensoactivos.
• Sólidos hidrofobicos
• Sólidos hidrofilicos
• Orgánico degradado
Los coalescedores se usan para la eliminación y recuperación de gotas de acuoso
inmersas en el orgánico que no logran separarse, los coalescedores son los
equipos encargados de eliminar estos arrastres, a su vez también toman un rol
importante dentro del inventario de orgánico (Figura 16) que se realiza en la planta
de extracción por solvente, porque su volumen está involucrado en el cálculo total
del volumen de orgánico que se registra en dicho inventario.
Figura 16. Inventario de orgánico.
Figura 17. Condición actual de los coalescedores de orgánico
Figura 18. Condición de operación del coalescedor
Figura19. Líneas existentes en el sector
Figura 20. Sector donde se debe realizar la mejora
Figura 21. líneas de agua existentes en la parte superior
Figura 22. Diagrama de tipos de arrastres
3.2 Arrastres de la planta de extracción por solvente
Se transfiere Cl- (Cloruro) físicamente de la planta de SX al electrolito a
través arrastres acuosas.
Cl- puede provocar corrosión del acero inoxidable a niveles mayores a 40
ppm.
Cl- puede ayudar a lograr un depósito más suave entre 15 – 25 ppm.
El TC (Centro Tecnológico Freeport-McMoran) recomienda a El Abra
mantener Cl- a niveles más bajos
- Es probable que haya una impureza desconocida en el electrolito
que provoca que el voltaje suba en la nave
- Cl- es un indicador de esta impureza desconocida
- Recomendación de TC: 15 ppm < Cl-< 20 ppm
- Target de El Abra: 15 ppm < Cl-< 25 ppm
- Experiencia entre enero y febrero mostró que el voltaje bajó a niveles
menores de 25 ppm
Hay dos tipos de fierro que provienen de la planta SX
- Ferroso: Fe++
- Férrico: Fe+++
Se transfiere Fe++ físicamente desde la planta de SX al electrolito a través
las arrastres acuosos
Se transfiere Fe+++ físicamente y químicamente desde la planta de SX al
electrolito
4(ac)23(org)(org)3(ac)42 SO3H2FeR6RHSOFe
CAPÍTULO 4: MATERIAL Y MÉTODOS
4.1 Materiales y equipos
Para la implemetancion del proyecto se necesitara de los siguientes equipos:
Valvulas de control automatico y manual (Figura 24): Este tipo de valvulas ayudan a la continuidad del proceso, ya que frente a alguna falla del sistema automatico (corte de energia, falta de aire de instrumentacion) se puede ajustar de forma manual.
Figura 23. Valvula de control automatico y manual
Filtros de retencion de solidos y objetos extraños (Figura 25): estos equipos nos ayudan al correcto funcionamiento de la extraccion del acuoso, el cual concentra los contaminantes que se necesitan eliminar del sistema.
Figura 24. Filtros para bombas recuperadoras de acuoso
Lineas de aire y agua: se debe instalar de manera correcta las lineas existentes en el sector (Figura 26).
Figura 25. Lineas de agua y aire del sector
Personal de mantencion: para la correcta instalacion de las nuevas valvulas, de los filtro,lineas de aire y agua. Se requiere de este personal.
Figura 26. Personal mecanico
Personal electrico : personal elctrico sera el encargado de instalar la
instrumentacion adecuada en al sector de los coalescedores de orgánico.
Figura 27. Personal electrico
4.2 Procedimiento
Hoy en dia la automatizacion de los sistemas operacionales ha tomado una gran
importacia, ya que frente a sucesos inesperados del proceso actuan de marera
inmediata haciendo esto mas eficiente a nuestro equipo.
El procedimiento asociado a la automatizacion del retrolavado en los coalescers
de organico en el area de Tank-Farm es el siguiente:
Se debe proceder a bloquear el equipo, por capacidad de operación esta
mejora se debe realizar de manera intercalada 1 coalescedor por linea
Se debe realizar un baseado y limpieza del equipo
Se debe retirar las valvulas antiguas de alimentación
Se debe proceder a instalar las nuevas valvulas de control
Se debe instalar las lineas de aire y agua
Se deben cambiar los filtros a las bombas extractoras de acuoso
Puesta en servicio de la automatización
4.3 Puesta en servicio de la automatización.
Para la instaurar la mejora en los coalescers de orgánico debemos mejorar las
condiciones actuales de la operación de estos equipos.
Cambiar las válvulas de alimentación, por válvulas Pinch automáticas.
Reparar y conectar las líneas existentes de alimentación de agua hacia los
coalescedores.
Reparar y conectar las líneas existentes de aire.
Realizar mantención a las válvulas de salida de acuoso de los
coalescedores
Realizar mantención y mejorar las bombas extractoras de acuoso ubicadas
en el sector
Figura 28. Mejora implementada en los coalescers.
4.4 Ventajas y desventajas del proyecto
Ventajas
• Menor exposición a la línea de fuego
• Menor esfuerzo físico al bloquear el equipo
• Optimización del proceso
• El equipo se mantendrá limpio
• Mayor tiempo de residencia del orgánico
Desventajas
• Realizar mantenciones programadas
• Personal de instrumentación debe realizar mantención adecuada a la nueva válvula
CAPITULO 5: CONCLUSIONES
La purificación de las soluciones es de vital importacia para obtener un producto
final de alta calidad, para lo cual se concluye que:
1. La automatización de los retrolavados en los coalescers de orgánico es
muy importante, ya que al realizar esta mejora al proceso se reduciría
notablemente el arrastre de contaminantes hacia el electrolito rico y
posteriormente al orgánico.
2. Al mantener los coalescedores en óptimas condiciones no se producirán
retenciones de orgánico en la etapa de extracción por solvente, lo que
puede producir el rebalse del decantador de la etapa de lavado.
3. Con este sistema tanto automático y semiautomático, se producirá un
ahorro considerable en la generación de órdenes de trabajo para la limpieza
de los paking, trabajo que es realizado por empresas externas.
4. En cuanto a la seguridad , este trabajo actualmente se realiza con el izaje
de cargas suspendidas, al implantar esta mejora evitaríamos la exposición
a esta línea de fuego tanto para el personal externo y personal propio que
realiza sus funciones en el sector de Tank-Farm.
BIBLIOGRAFIA
Esteban Dominic hidrometalurgia fundamentos procesos y aplicaciones.
Manuales de operación de minera el abra
Manual de hidrometalurgia empresa CIMM
Información del Centro tecnológico Freeport-McMoran
http://www.fcx.com/company/pdf/america_del_sur/el_abra_2011/
Regulaciones%20y%20Manuales/Regulaciones%20y%20Manuales/13%20-
%20Doc.%20Site%20Conditions.pdf
http://us.tecnometal.com.br/EstruturasDeNegocios/
ProcessamentoMineral/Default.aspx
http://www.iluana.com/galeria_ficha.asp?idgaleria=24&idfotografia=9496
http://www.mch.cl/2007/03/28/minera-el-abra-planea-inversion-de-us343-
millones-en-proyecto-sulfolix/
http://www.dgi.ubiobio.cl/dgi/index.php/2011/05/01/director-de-desarrollo-y-
transferencia-tecnologica-dicta-charla-en-minera-el-abra/
http://www.aainagant.com/automatizacion.html
