Diseño y construcción de Pads de lixiviación en pilas

Abstract

La lixiviación en pilas y en botaderos es el término dado a la técnica hidrometalúrgica de extraer metales pasando una solución a través de una pila de mineral. La solución lixiviante reacciona químicamente con el mineral, disolviendo los metales y retirándolos de la roca mineralizada, produciendo una solución “rica”. Después de pasar por la pila, la solución es recolectada y transportada a una planta de recuperación donde se extrae de la solución los metales preciosos. Esta solución “pobre” es ajustada químicamente y devuelta a la parte superior de la pila para otro ciclo. El proceso de lixiviación ha sido utilizado durante siglos como un método económico para la extracción de metales valiosos del mineral. En los tiempos más modernos, la tecnología de lixiviación ha sido utilizada comúnmente para recuperar cobre, oro, uranio, así como también una gran variedad de minerales industriales como el yodo. La lixiviación en pilas para la recuperación de oro fue desarrollada por Heinen, Lindstrom y otros en la Dirección de Minas de EE. UU. durante finales del año 1966 y principios de la década del 70, como un método de recuperación económico para minerales de baja ley. La primera aplicación a gran escala de la tecnología de lixiviación en pilas fue en la Mina Carlin en 1970, seguida por las instalaciones en las operaciones de Cortez y Smokey Valley a fines de dicha década. La industria minera ha incrementado drásticamente el uso de esta tecnología de lixiviación desde principios de la década de los 80, principalmente en el procesamiento del oro. Este incremento fue en respuesta directa a los valores del oro que se elevaban dramáticamente, luego del término de la conversión dólar-oro en los 70. Durante este período, se combinó muchos adelantos tecnológicos, conllevando a rápidos progresos en el estado general de la práctica. Estos adelantos tecnológicos incluyen un incremento en la capacidad de extraer de la mina muy grandes cantidades de material en forma económica, desarrollos en los procesos de cianuración y aglomeración, y desarrollo de sistemas de contención física efectivos. Los métodos históricos de extracción y procesamiento de minerales, que incluyen la separación a gravedad, la amalgamación o los circuitos de flotación y/o carbono en pulpa (CIP), han estado asociados a depósitos de alta ley donde el costo relativamente alto del procesamiento del mineral es compensado por el mayor valor del mineral. Los procesos convencionales de concentración presentan con frecuencia eficiencias altas de recuperación de mineral, observándose en algunas plantas una recuperación de hasta un 95 por ciento. La extensión del uso de la tecnología de lixiviación en la industria minera durante la década del 80 y en la del 90 ha sido impulsada por la exploración y el desarrollo de grandes depósitos de mineral de baja ley, el reprocesamiento de material “estéril” existente y el deseo de extraer en forma más efectiva los minerales disponibles de cuerpos mineralizados nuevos y existentes. El oeste de los Estados Unidos ha sido testigo de la mayor parte de este desarrollo, con varias de grandes operaciones que se iniciaron durante este período. La utilización de la tecnología de lixiviación ha sido llevada a otras regiones del mundo que tienen ambientes de deposición de mineral similares. Estos grandes depósitos de mineral de baja ley a menudo rodean una zona mineralizada de mayor ley, resultando en una combinación plantas de concentración para procesar los minerales de más alta ley e instalaciones de lixiviación para el material mineral que tiene una ley que se encuentra entre la que resulta económico procesar con tecnología de lixiviación y la que puede ser concentrada económicamente (conocida como la “ley de corte” de procesamiento de mineral). La principal diferencia entre elegir la concentración o la lixiviación está relacionada al aspecto económico. La concentración normalmente es mucho más cara, tanto en base al costo de operación por tonelada como a los costos de capital ( construcción). El costo típico de construcción de una planta concentradora para procesar un cuerpo mineralizado oxidado (de oro) de 1 O millones de toneladas se encontraría en un rango de 1 O a 30 millones de dólares y más. Los costos de capital para una instalación de lixiviación del mismo tamaño estarían dentro del rango de 2 a 5 millones de dólares (dólares a 1993). En contraste, como se observa, con la concentración se puede esperar una recuperación de mineral de 95 por ciento del mineral disponible, mientras que con la lixiviación se recupera normalmente de 50 a 80 por ciento del mineral disponible. Por dicha razón, es según el aspecto económico que se elige para una determinada ley de mineral. Instalaciones de Lixiviación en Botaderos - Generalmente se considera a la lixiviación en botaderos como la práctica de lixiviación de cobre a partir de grandes pilas de material que muchas veces se asemejan a los botaderos de desmonte. Sin embargo, con esta tecnología también se puede recuperar otros minerales. Estos botaderos tienen por lo general varios cientos de pies altura, y pueden contener cientos de millones de toneladas de mineral de baja ley. En la práctica, material sin procesar (tal como sale de la mina), o material de ley de lixiviación chancado que se encuentra debajo de la ley de corte de procesamiento, es colocado en grandes botaderos construidos utilizando las prácticas de descarga con volquete al extremo. Según las normas ambientales actuales, estos botaderos se construyen normalmente sobre una superficie revestida, aunque en algunos estados se permite construir estas instalaciones de lixiviación en botaderos sin revestimiento, siempre que se cuente con métodos alternativos de contención de la solución (por ejemplo, estructuras geológicas que sirvan de barrera a la migración de solución). Una vez construidos, estos botaderos son regados con una solución de proceso, generalmente ácido sulfúrico diluido en el caso de las instalaciones de lixiviación en botaderos de cobre. La solución de lixiviación percola a través del botadero, reemplazando los iones de cobre con iones férricos, hasta que el lixiviado llegue al sistema de recuperación de solución. La solución de lixiviación rica (también denominada “PLS”) es recolectada y conducida a una poza provisional revestida (de PLS) antes de ser procesada. El circuito de recuperación del mineral para cobre generalmente comprende un circuito de electrodeposición en el que el cobre en solución se pega a una malla de acero formando placas, extrayéndose así el metal de la solución. El cobre es extraído de la lana de acero en un horno eléctrico. La solución gastada del circuito de recuperación, conocida como “rafinato” es bombeada a una poza de recolección revestida antes de su reaplicación al botadero. La Figura 1 es un diagrama esquemático para un sistema típico de lixiviación en botadero. Canchas de Lixiviación en Pilas - Las canchas de lixiviación en pilas son básicamente un perfeccionamiento de la tecnología de lixiviación en botaderos. Dicho perfeccionamiento es un esfuerzo adicional para procesar el mineral y contener la solución. Como antes, el mineral que es de ley inferior para procesamiento, pero económica para procesar con técnicas de lixiviación en pilas es segregado y colocado en una superficie revestida. Este mineral de lixiviación en pilas puede ser o no ser triturado, dependiendo de la optimización del aspecto económico asociado a los costos crecientes del chancado y a las altas tasas de recuperación. En general, el mineral de menor tamaño presenta tasas de recuperación más elevadas y rápidas, pero con crecientes costos de procesamiento. Generalmente, hay dos tipos de canchas de lixiviación: las canchas planas y los rellenos de valle. Las canchas planas son instalaciones relativamente llanas construidas con niveles poco profundos típicamente entre 1 y 8 por ciento. El mineral es colocado en estas canchas en capas, produciendo como mínimo dos taludes exteriores independientes. Las canchas planas son el tipo más común utilizado por sus muchas ventajas en comparación con las canchas tipo relleno de valle. Estas ventajas incluyen alturas relativamente bajas, uniformidad del espesor del material, un mejor control de la solución y tasas de recuperación relativamente altas.