Lixiviación_tambor Aglomerador

UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE FACULTAD DE INGENIERÍA DEPARTAMENTO DE MINAS EVALUACIÓN DE PROCESOS MINERALURGICOS

TAMBOR AGLOMERADOR LIXIVIACIÓN

DOCENTE Hernán Vives

AYUDANTES Benjamín Albornoz Diego Quintana

INTEGRANTES Marcela Álvarez Cristian Bernal Christian Cepeda José Donaire Sebastián Rauld

Objetivos y Alcances • Objetivo  A partir de las tecnologías/proveedores disponibles en la actualidad, conocer los criterios, fundamentos, factores y parámetros de entrada/salida utilizados para dimensionar una pila de lixiviación y un tambor aglomerador. •    

Objetivos específicos Especificaciones técnicas de los equipos. Parámetros claves. Metodología de dimensionamiento. Benchmarking de equipos faenas mineras nacional.

• Alcance  Identificar los parámetros mas importantes en el diseño de una pila de lixiviación y tambor aglomerador.

Especificaciones Técnicas Del Equipo

Fundamento Proceso de Aglomeración •

El proceso de aglomeración tiene como objetivo preparar el material mineralizado para la lixiviación, garantizando un buen coeficiente de permeabilidad de la solución.

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Disminuir la segregación, favoreciendo una mayor percolación del líquido.

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Idealmente debe haber un ambiente de acidez lo más uniforme posible, en todo el camino de las soluciones lixiviadoras.

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Un factor crítico que induce a fallas e incluso el cierre de plantas en operación es la permeabilidad.

Especificaciones Técnicas Del Equipo •

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Los tambores aglomeradores son tubos cilíndricos rotatorios de valores 3 a 4 metros de diámetro por 9 a 12 metros de largo según especificaciones de ingeniería. Cada tambor descansa sobre dos conjuntos de muñones o soportes giratorios en algunos casos sobre un sistema de neumáticos. La inclinación del tambor, se puede ajustar de 4 ½ a 7 grados, y puede ajustarse entre 3 ½ y 6 ½ grados insertando pasadores en diferentes orificios en la estructura de soporte ajustable en el extremo de la descarga. El tambor gira ente 5 a 12 rpm por motores hidráulicos de velocidad variable que accionan a través de un conjunto de piñon diferencial y un anillo engranaje. El interior del tambor está cubierto con un revestimientos de caucho de neopreno con paletas de levantamiento proyectadas para levantar y hacer girar el material contenido. Los engranajes del piñon y rueda dentada del tambor aglomerador se lubrican a través de un sistema de lubricación automático.

Especificaciones Técnicas Del Equipo •

La humedad de aglomerado varía en un rango del 7% al 12%.

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La dosificación de ácido promedio es de 35kg/ton min. Y el tiempo de reposo oscila entre 12 y 48 horas.

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La inclinación del tambor determina el tiempo de residencia del material en la aglomeración, el cual junto al diámetro permiten fijar la capacidad de tratamiento en el equipo aglomerador.

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El tiempo de residencia del material es inferior a los 3 minutos y el promedio general es del orden del minuto.

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Los flujos de los líquidos (agua y ácido) se mide en volumen de líquido por tiempo, las unidades que se usan dependen del tamaño de los flujos ([lt/min]; [m3/hr]. Otra posibilidad es medir estos flujos en unidades de masa, usándose [kg/lt] y [ton/m3] Video

Especificaciones Técnicas Del Equipo

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Especificaciones Técnicas Del Equipo

Especificaciones Técnicas Del Equipo

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Principio De Operación Del Tambor Aglomerador •

Los tambores tienen instrumentos que controlan el caudal de ácido sulfúrico, refino o agua fresca en relación con la velocidad de alimentación del mineral.

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Aproximadamente, el 80% del ácido sulfúrico requerido para lixiviación se agrega a los tambores de aglomeración.

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El 20% restante del ácido se agrega a la piscina de refino o se inyecta al sistema de bombeo de refino o de solución de lixiviación intermedia (ILS)

Variables Del Proceso Aglomeración •

Las variables que afectan el proceso de aglomeración son:  Granulometría.  Ley de cobre en la Mena.  Concentración de ácido sulfúrico.  Humedad del curado.  Cantidad de agua.  Dosificación del ácido sulfúrico.  Evaporación del agua.

Diseño Del Tambor Aglomerador Datos de entrada:  Tonelaje por hora  Número de tambores  Porcentaje de llenado tambor  Densidad aglomerado salida  Razón largo/diámetro  Velocidad crítica  Tiempo de residencia tambor

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Diseño del Tambor Aglomerador

Donde: L: Largo (m) D: Diámetro (m) Ѳ: Ángulo de inclinación ( °) Ø: Ángulo de reposo material (°) N: Velocidad de rotación (RPM)

Diseño Del Tambor Aglomerador Para determinar las dimensiones del tambor se calcula:  Tonelaje instantáneo contenido por tambor (tiempo residencia*tph)  Volumen aglomerado dentro del tambor (Ti/ρ)  Volumen interno del tambor (Va/14%)  Usando la fórmula siguiente se despeja el diámetro  Con la razón largo/diámetro se obtiene la longitud del tambor

Diseño Del Tambor Aglomerador El tiempo de residencia del mineral en el tambor viene dado por:

Donde: t = tiempo de residencia del mineral en el tambor (minutos) A = ángulo de reposo del mineral (grados) L = longitud del tambor (pie) S= inclinación del tambor (grados) N = velocidad de giro operacional (r.p.m.) D = diámetro del tambor (pie)

Diseño Del Tambor Aglomerador  Es posible determinar la velocidad de giro N si se considera que el resto de las variables, que no se determinan en pruebas metalúrgicas previas, pueden ser especificadas por el diseñador manteniendo los siguientes rangos:  Razón Longitud/Diámetro: 2 a 3 (por lo general 3)  Inclinación del tambor: 3 a 7 grados  De esta forma la ecuación anterior se puede reescribir como:

 Para lograr una mejor aglomeración del mineral, la velocidad de giro del tambor rotatorio suele estar entre 20 a 60% de la velocidad crítica de rotación, por ello:  Donde:  Cr = velocidad crítica de rotación (r.p.m)

Diseño Del Tambor Aglomerador  De esta forma, recurriendo a la expresión de velocidad crítica se tiene:  Para relacionar el diámetro del tambor con la capacidad del mismo, se recurre a la siguiente información recopilada de distintos proyectos:

 La regresión lineal de estos datos entrega la siguiente ecuación empírica, con una correlación de 0,997:

 C: capacidad del tambor aglomerador (tph)

Benchmarking  Escondida:  2 tambores de aglomeración de 3.9 m de diámetro por 12.2 m de largo y 7° de inclinación. Se agrega ácido 16 a 17 kg de ácido por ton de mineral seco, más solución de refino 35 a 40 m³/ton seca.  Mantos Blancos:  Curado y aglomeración en 2 tambores marca Inamar de 2.7 m de diámetro y 8.2 m de largo. • Mantoverde:  Curado y aglomeración en 2 tambores marca Inamar de 2.9 m de díametro y 9 m de largo. Codelco Norte Hidro Sur Óxidos (ex Mina Sur):  2 aglomeradores de 3.33 m diámetro y 9.95 m de largo, con 12° de inclinación. Tiempo de residencia de 40 segudnos. Adición de 45 kg de ácido/ton mineral.

Benchmarking  Quebrada Blanca:  Curado y aglomerado en 2 tambores de 3 m de diámetro y 9 m de largo. Rotación 6 rpm e inclinación 7°. Tiempo de residencia 55 seg. Capacidad de diseño: 525 ton secas/hr c/u. Adición agua: 34 kg/ton seca, ácido: 5.4 kg/ton seca y humedad aglomerado: 9.3%. Apilamiento con correas en cascada, transportador corto reversible (tripper) y apilador radial. Capacidad de diseño: 1206 ton/h  Collahuasi: aglomeradas.  Dos tambores de 650 ton/hr de capacidad nominal c/u. Con 3.1 m diámetro, 9.4 m de largo, motor de 200 HP. Dosificación de ácido  Elpromedio Abra: 22 kg/ton.  Aglomeración en 3 tambores, cada uno de diámetro de 4.27 m y largo 13.1 m, con capacidad nominal de 2400 ton/hr para c/u.

Benchmarking  Cerro Colorado:  Planta 1: 4 tambores de 2.7 m de diámetro por 8 m de largo, de 400 ton/hr. Velocidad 6 rpm e inclinación 5.5°. Dosis de curado 10-12 kg de ácido por ton seca. Humedad del aglomerado 85-90 kg refino/ton.  Planta 2: 2 tambores de 2.9 m de diámetro por 9 m de largo de 650 ton/hr. Velocidad de 8 rpm e inclinación de 5.5°. Dosis de curado 1012 kg de ácido por ton seca. Humedad del aglomerado 85-90 kg  Michilla: refino/ton.  Aglomeración en tambores con adición de ácido y agua. Tambores N°1 y N°2: 2.4 m de diámetro y 8.3 m largo. Tambor N°3: 3 m diámetro y 7 m largo.  El Tesoro:  2 tambores de 3x9 m, rotación 6 rpm. Ácido: entre 17 a 30 kg/t, dependiendo de las características del mineral.

Fundamento De Formación De Pila Posterior al curado en el tambor aglomerador: • Transporte por apiladores móviles o un sistema de correas. •

Formación de pilas de habitualmente 2.5 a 10 metros. (La altura de la pila fluctúa entre 2.5 metros para sistemas de camión y cargador frontal, hasta 10 metros para apiladores.)

•

Formación de la pila sobre un sustrato impermeable, normalmente protegido con una membrana de plástico que puede ser de tipo polietileno de alta densidad (HDPE), de baja densidad (LDPE), de muy baja densidad (VLDPE) o de cloruro de polivinilo (PVC), que puede tener desde 0,1 a 1,5 mm de espesor.

•

Para ayudar a la recolección de las soluciones, se usan cañerías de drenaje perforadas y canaletas abiertas. (En la industria, se utiliza generalmente una tasa de riego del orden de 6-10 litros/h.m2. para material fino y material grueso hasta 40 litros/h.m2.)

Fundamento De Formación De Pila

Fundamento De Formación De Pila

Fundamento De Formación De Pila

Dimensionamiento Pila Datos de entrada:  Toneladas húmedas  Utilización efectiva  Carga de módulo por día  Meta de producción de cobre  Humedad mineral chancado  Humedad y densidad mineral acidificado  Dosis de ácido al mineral (kg/ton)  Razón de lixiviación (m3/t)  Altura pila (m)  Tasa de riego (lt/h-m2)  Ciclo de riego (primer y segundo respectivamente  Ancho de cancha  Ángulo de talud  Ciclo módulo apilado  Número de módulos por cancha

ciclo,

ILS

y

refino,

Dimensionamiento Pila Datos de entrada:  Extracción de cobre en primer ciclo  Extracción de cobre en segundo ciclo  Alimentación instantánea a SX  Extracción de cobre en SX  Evaporación (goteros) (L/d-m2)  Evaporación (L/d-m2)  Tiempo de riego con aspersores

Dimensionamiento Pila Datos de salida: Sólido por módulo Ácido por módulo Agua en módulo acidificado Masa en un módulo acidificado Volumen de un módulo acidificado Acidificado apilado por cancha Base de apilado en cancha Longitud calculada de módulo Sólido bajo riego Ácido en sólido bajo riego Ácido de acidificación en sólido bajo riego Masa bajo riego

Dimensionamiento Pila Datos de salida: Acidificación bajo riego (ABR) Acidificación en cancha completa (ACC) Días de ciclo en cancha completa Módulos en riego en cancha completa Acidificación en cancha parcial Base de apilado en cancha parcial Días de ciclo en cancha parcial Módulos en riego en cancha parcial Área de cancha completa bajo riego Área de cancha parcial bajo riego Área de total bajo riego Evaporación media instantánea

Dimensionamiento Pila Datos de salida: Evaporación media instantánea Evaporación instantánea Riego instantáneo a pilas 

Razón de Lixiviación



Concentración de cobre PLS

Diseño De Pilas El diseño de las pilas debe tener en cuenta los siguientes factores:  La calidad del patio o base de apoyo (impermeable)  Las facilidades de riego y recolección o drenaje del efluente  La estabilidad de la pila seca y saturada en agua  Los tanques (piscinas) de soluciones ricas y pobres  La forma de apilamiento o deposición del material lixiviable (compactación, homogeneidad,…)

Diseño De Pilas Preparación de la base de las pilas: Se necesita disponibilidad de amplias superficies de terreno relativamente llanas (menos de 10% de pendiente). La cancha debe ser considerada con u sistema de impermeabilización, para controlar las perdidas de soluciones y evitar contaminaciones del medio ambiente. El sistema consiste en:  Una base firme consolidada, debidamente preparada.  Una capa de lecho granular sobre el que apoyar suavemente la lamina.  La lamina o capa de impermeabilización.  Un conjunto de drenaje o capa de recolección de líquidos.  Una capa protectora del sistema.

Variables Operacionales  Capacidad de la planta.  Ley del mineral.  Consumo de acido.  Recuperación en la pila.  Granulometría.  Altura de la pila.  Densidad aparente del mineral en la pila.

Benchmarking  Cerro Colorado: Tipos de Pila: Pilas removibles Dimensión de pilas y de módulos: 400-750 m largo, 80-100 m ancho, 10 m de altura. Módulos de 40 m largo x 80-90 m de ancho Tiempo de Lixiviación: 480 días (rango 340 a 583 días) Método de riego, tipo y distanciamiento: Riego con goteros en un proceso de humectación continuo con refino y, posteriormente, con recirculación.

 Codelco Norte Hdro Norte (ex RT) Tipos de Pila: Pilas removibles Dimensión de pilas y de módulos: 2 pilas, cada una con 14 módulos. Cada pila con ancho 380 m, largo 1300 m, y altura 9 m. Tiempo de Lixiviación: Ciclo lixiviación primaria: 45 días. Ciclo lixiviación secundaria: 200 días, Ciclo lixiviación mineral OBL: 160 días Método de riego, tipo y distanciamiento: Riego intermitente con goteros y aspersores. Red de goteros en malla de 75x75 cm.

Benchmarking Codelco Norte Hidro Sur Óxidos (ex Mina Sur) Tipos de Pila: 14 bateas de lixiviación removibles e inundadas. 6 de 11500 ton, 7 de 13500 ton, 1 de 14500 ton. Dimensión de pilas y de módulos: 6 bateas de 45.7 m largo, 33.5 ancho y 5.5 m alto. 7 bateas de 45.7 m largo, 33.5 m ancho y 6.5 m alto. 1 batea de 50.7 m largo, 33.5 m ancho y 6.5 m alto. Tiempo de Lixiviación:160 horas de ciclo total (incluye 45 horas de reposo y 115 horas de ciclo neto de lixiviación) Método de riego, tipo y distanciamiento: Lixiviación sumergida en bateas inundadas.

 Codelco Norte Hidro Sur Súlfuros (ex SBL) Tipos de Pila: Permanentes en terrazas. Dimensión de pilas y de módulos: Sin información Tiempo de Lixiviación:14 meses Método de riego, tipo y distanciamiento:Goteros, intermitente

Benchmarking  Collahuasi Tipos de Pila: Permanentes Dimensión de pilas y de módulos: Pilas basales (nivel 1): ancho 78 m, largo 540 m, altura 7 m; 3 módulos a lo largo por pila. Pilas superiores (nivel 8): ancho 78 m, largo 320 m, altura 7 m; 3 módulos a lo largo por pila. Tiempo de Lixiviación:180 días total. Un ciclo de 90 días riego ILS. Un segundo ciclo de 90 dpias riego REF. Método de riego, tipo y distanciamiento:Corona: Goteros, riego continuo, líneas de 16 mm con goteros insertos de 3 lt/hr cada 40 cm, líneas espaciadas cada 80 cm. Taludes: goteros swin-drop enterrados para riego intermitente; también aspersores, riego  El Abra intermitente. Tipos de Pila: Pilas Removibles Dimensión de pilas y de módulos: 2 pilas de 400 m ancho y 1600 m largo. Son 40 módulos por pila. Dimensiones: 40 m ancho y 400 m largo. Altura: 8 m Tiempo de Lixiviación: 100 días, todo el ciclo regado con solución de refino.

Benchmarking  Escondida Tipos de Pila: Pilas Permanentes Dimensión de pilas y de módulos: 2 pilas permanentes de 1800 m ancho por 900 m largo, con 14 pisos, de 6 m de alto c/u. La primera tendrá una vida útil de 8 años, mientras que la otra 6 años. Tiempo de Lixiviación:120 días de riego efectivo. Al inicio 2 a 3 días de humectación, seguido de resposo. Lixiviación con ILS por 55 días, luego con REF hasta completar el riego total y drenaje final de 10 días. Método de riego, tipo y distanciamiento: Goteros espaciados 60 cm, con líneas de 76 cm. Aumento gradual de la tasa de riego desde 3 a 5 l/hr/m2 (periodo de humectación), pasando después de 8 y a 10,para alcanzar finalmente de 12 a 14 l/hr/m3 que es la tasa de régimen. Los últimos días se usan aspersores alternando con los goteros para mejor cobertura.

Benchmarking  Mantos Blancos Tipos de Pila: 12 bateas de lixiviación removibles e inundadas Dimensión de pilas y de módulos: Dimensiones bateas: largo 20 m, ancho 20 m, altura 7.5 m con 4275 ton de capacidad c/u Tiempo de Lixiviación: Total 85 hr. 1° etapa usando ILS: 30hr. 2° etapa usando solución RF: 25 hr. Método de riego, tipo y distanciamiento: Lixiviación sumergida en bateas inundadas.  Mantoverde Tipos de Pila: Desde 2004: pila removible, antes pila permanente. Dimensión de pilas y de módulos: 950 m x 90 m y 7.5 m de altura, con 8 módulos por pila. Tiempo de Lixiviación: Total 120 días, 1° con solución intermedia: 90 días y después riego con refino. Método de riego, tipo y distanciamiento: Aspersores tipo Wobbler N°15, continuos.

Benchmarking  Michilla Tipos de Pila: Pilas removibles. Dimensión de pilas y de módulos: Largo 105 m, ancho 23 m. Altura pilas óxido 2 m. Altura pilas sulfuros 3.5 m. 3 módulos por pila. Dimensiones cada módulo: largo 35 m, ancho 23 m. Tiempo de Lixiviación: Ciclo riego mineral óxido 25 días. Ciclo riego mineral súlfuro 120 días. Método de riego, tipo y distanciamiento:Riego continuo con aspersores tipo Wobbler N°13  Quebrada Blanca Tipos de Pila: Pilas removibles. Antes pilas permanentes. Dimensión de pilas y de módulos: Área de apilamiento 830000 m2 con 8 m de alto. Número de avances 23. Tamaño módulo 80 m ancho por 40 m largo. Tonelaje apilado 9500000 ton secas. Tiempo de Lixiviación: Ciclo irrigación total 500 días. Ciclo de remining 250 días. Método de riego, tipo y distanciamiento:Riego por goteros. Malla de riego 55x55 cm. Tasa de riego de la primera etapa: 9 l/h/m2,

Benchmarking  El Tesoro Tipos de Pila:Pilas removibles Dimensión de pilas y de módulos: 2 áreas de pilas de 1350x240 m c/u, de 46 módulos c/u. Cada módulo es aprox. 1 día de apilamiento: 28x240 m. Altura pila 2.8 m Tiempo de Lixiviación:80 días calendario, 40 días efectivos de riego. Método de riego, tipo y distanciamiento:Riego intermitente, riego reposo, con ciclo flexible de 12x12 hr o 24x24 hr. Doble sistema de iego. Aspersores a 5.5 m en arreglo cuadrado. Goteros separados 67 cm, para emisores de 4 lt/hr. Goteros con separación de 0.38 m, para emisores de 2 lt/hr. Tasa de riego: 8 a 8.5 l/h/m2.

Bibliografía 

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Arredondo, A (2013).Procesos Hidrometalurgicos [versión electrónica]. Recuperado el 25 de mayo del 2015 de: http://es.slideshare.net/AnHeII/hidro-lx

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Schmidt,P; Lazo, J; Abouserhal, N (2005). Practicas Operacionales en Lixiviación Minera el Tesoro, Chile [versión electrónica]. Recuperado el 25 de mayo del 2015 de http://

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