ccd y pilas de lixiviacion en oro
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LIXIVIACION EN PILAS, CCD, DISEÑO DE PILAS, BALANCE EN CIRCUITO CCD
CURSO: METALURGIA DEL ORO Y LA PLATA
CATEDRÁTICO: ING. HECTOR GI LBONIO ZARATE
ALUMNO: LOPEZ ROMAN JOSE LUIS
FECHA: 2131/JULIO/2013
HUANCAYO
L
TRATAMIENTO Y CONCENTRACIÓN
Separación sólido-líquido: circuitos en contracorriente
Después de una breve reseña sobre los factores con mayor influencia en el proceso de separación sólido-líquido, y la conveniencia de realizar este en circuitos multietapas y a contracorriente como forma de obtener una mayor eficacia, el autor expone un método rápido de cálculo para estimar el efecto de lavado en función de la concentración de s6lidos, así como la recuperación final de sólidos, evaluando la eficacia del proceso y poder establecer la rentabilidad de los circuitos.Finalmente, se muestran algunos ejemplos prácticos sobre la aplicación de estos cálculos a circuitos sencillos, en función del agua de lavado adicionada y el número de etapas utilizadas en el proceso.
a separación sólido-líquido es una parte fundamental en la mayoría de los procesos de tratamiento e hidrometalúrgicos, y de importancia especial después
de procesos de lixiviación, clarificación antes de cambio iónico, extracción por solventes, precipitación, donde hay que recuperar los Iíquidos o soluciones portantes y en aquellos otros procesos donde se precise recuperar los sólidos de la mejor calidad posible, cristalización o precipitación.
Podría decirse que se emplean dos principios fundamentales de separación: el primero mediante filtración, y el segundo mediante sedimentación.
El primer procedimiento emplea filtros bien de vacíos, presión o vacío-presión y el segundo, hidrociclones, tanques espesadores-clasificadores y centrífugas.
Los factores con mayor influencia en una separación sólido- líquido son:
a) Concentración de sólidos: En equipos de filtración a mayor concentración mejor y más simple el proceso, y en equipos de sedimentación a menores concentraciones, mayor eficacia y simplicidad.b) Distribución granulométrica: Con granulometrías más finas se hace más difícil el proceso de separación, tanto empleando filtración o sedimentación como principios de operación.
Este factor es extremadamente importante en procesos de lixiviación en los que generalmente se requieren grandes finuras para conseguir un buen efecto lixiviante.
c) Relación sólido/líquido y grado de saturación o concentración de la solución: En general es ventajoso obtener soluciones altamente concentradas que presentan ventajas de precipitación posterior, por lo que una disminución del volumen total empleado en el proceso de separación puede representar ventajas económicas adicionales.
d) Claridad de la solución enriquecida: En la mayoría de los casos se precisa obtener una solución lo más clara posible, aunque esto influye simultáneamente en la calidad del sólido y en la recuperación total de solubles.
En general, y salvo contadas excepciones, el proceso de separación sólido-líquido requiere ser efectuado de modo repetitivo, es decir, en varias etapas.
Circuitos en contracorriente
Como quiera que a mayor número de etapas se consigue mejor eficacia en el proceso, es decir, una mayor recuperación de sólido y una mayor recuperación de Iíquido, se tiende a circuitos con un gran número de etapas, aunque no mayor de 10, en procesos convencionales. Esto trae como consecuencia, debido a las dilaciones precisas, previas a cada nueva etapa, que finalmente el volumen de pulpa en circulación es elevado con la repercusión consiguiente en los costes de inversión y operación.
Por este motivo se sigue el método comúnmente llamado de contracorriente, donde los Iíquidos se mueven en dirección contraria a los sólidos. El Iíquido se va enriqueciendo en solubles, coloides o ultrafinos de la última ala primera etapa y el Iíquido perdido con los sólidos va perdiendo concentración en sentido contrario.
La Figura 1 muestra un circuito en contracorriente con 3 etapas, mediante espesadores.
Cuando el proceso es realizado con equipos de filtrado, y dado que con filtros puede obtenerse un Iíquido relativamente
CANTERAS Y EXPLOTACIONES — MARZO 1989
Fig. 2. Circuito en 2 etapas mediante filtros de banda.
Fig. 1. Circuito en contracorriente con 3 etapas, mediante espesadores.
claro y de calidad, a menudo los Iíquidos son retirados en cada etapa. La Figura 2 refleja un circuito en 2 etapas mediante filtros de banda, que igualmente podría aplicarse a filtros de vacío o de presión.
Los filtros de banda permiten grandes superficies de filtrado (hasta 110 m2 por filtro), y pueden ser empleados para realizar, con un solo equipo, un circuito en varias etapas (generalmente no más de 5). La Figura 3a muestra una solución de este tipo.
Los filtros prensa, tipo Larox, también son muy apropiados para este tipo de trabajo presentando algunas ventajas frente a filtros de vacío, fundamentalmente, al ser el líquido forzado a pasar a través de la torta (presión del diafragma), Figura 3b.
Estos circuitos en contracorriente tienen, por lo general, una finalidad común, obtener un sólido exento de solubles, es decir, un sólido lavado, al mismo tiempo que se obtiene una solución con la mayoría de los elementos solubles y con el menor contenido de sólidos, es decir clarificada. Se denominan con las siglas CCD, del inglés Counter Courrent Decantation, o bien CCW, del inglés Counter Courrent Washing, cuando el objetivo principal es obtener un sólido lavado.
Los circuitos CCD o CCW alcanzan su máxima eficiencia cuando el Iíquido de la primera etapa es clarificado totalmente en un espesador y el sólido de la última es filtrado, siendo este tipo de soluciones muy empleadas últimamente dado su conveniente relación eficacia-coste.
La Figura 4 muestra un circuito de lavado en contracorriente en 3 etapas mediante hidrociclones, incluyendo etapas adicionales de clarificado y filtrado para el Iíquido y sólido finales respectivamente.
La aplicación de hidrociclones en circuitos de separación sólido-líquido en contracorriente va en aumento, y muy especialmente, en aquellos circuitos que requieren de un tiempo de residencia corto para evitar por ejemplo la disolución, no deseada, de algunos solubles.
La Figura 5 muestra el aspecto parcial de una instalación de lavado en contracorriente, del yeso que se obtiene como estéril en una planta de producción de ácido fosfórico. El lavado de este yeso químico ha permitido su aplicación posterior en el mercado de la construcción, al mismo tiempo que se ha mejorado la recuperación de ácido, y lo que es más importante, dando solución al problema de contaminación ambiental.
En procesos de lixiviación-Iavado en contracorriente donde para lixiviar no se requiere una agitación muy fuerte o tiempos de residencia prolongados, el empleo de hidrociclones presenta grandes ventajas frente a los tanques espesadores o clarificadores, pues debido a las aceleraciones centrífugas alcanzadas en el interior de los mismos (hasta 5.000 veces la gravedad), el circuito de lavado se convierte así en un circuito mixto de lixiviación y lavado en contracorriente simultáneo.
Esto es aplicable ala lixiviación de sales, y algunos minerales de uranio. La Figura 6 muestra una planta de lavado-lixiviación
Fig. 3b. En los filtros prensa, tipo Larox en la figura, la filtración se realiza al pasar el Iíquido a través de la torta (presión del diafragma).
Fig. 3a. Circuito a corriente en tres etapas mediante un solo filtro de banda.
TRATAMIENTO Y CONCENTRACIÓNproporcional a la relación de líquido de lavado empleado frente al sólido.
Lamentablemente, esto tiene una enorme repercusión en los costes de inversión y explotación, pues obliga a mover mayores volúmenes, lo que supone emplear mayor número de hidrociclones, espesadores de gran superficie, bombas con grandes potencias, filtros de grandes dimensiones, etc.
Fig. 4. Circuito de lavado en contracorriente en tres etapas mediante hidrociclones, con etapas finales de clarificado (líquido) y filtrado (sólido).
Fig. 5. Instalación de lavado en contracorriente del yeso obtenido como estéril en una planta de producción de ácido fosfórico.
Fig. 6. Planta de lavado-lixiviación en contracorriente en 3 etapas, mediante hidrociclones para recuperación de yodo.
en contracorriente en 3 etapas, mediante hidrociclones para recuperación de yodo.
La eficiencia de separación o de lavado en circuitos de sedimentación es tanto mayor, cuanto mayor es la dilución en la alimentación de cada etapa y esta es directamente
Resulta importantísimo y necesario evaluar la eficacia del proceso y compararla con los costes, siguiendo varias alternativas variando el líquido de lavado y el número de etapas. A este respecto, es reconocido que la adición del líquido fresco únicamente en la última etapa, representa la utilización más eficaz.
El cálculo del efecto de lavado es bastante complejo, aunque hoy en día, con el uso de ordenadores puede realizarse con relativa facilidad lo que permite comparar rápidamente diferentes alternativas y poder, así, elegir la de mejor relación eficacia/coste.
Evaluación del proceso
A continuación se expone un método rápido de cálculo, aunque no por ello, menos preciso. La fiabilidad de los resultados obtenidos vendrá, finalmente, condicionada por los supuestos de concentraciones de sólidos considerados en los diferentes puntos del circuito al momento de realizar su balance, y muy especialmente los valores de las descargas.
Obviamente, los resultados serán altamente fiables si dichas concentraciones de sólidos están basadas, como debería ser, en pruebas de laboratorio, o mejor, a nivel de planta piloto y estas son muy fáciles de llevar a cabo mediante hidrociclones.
Efecto de lavado
El cálculo que se presenta puede, no obstante, aplicarse a cualquier equipo de separación; hidrociclones, espesadores, filtros, centrífugas, etc.
Circuito en dos etapas
La Figura 7 representa el diagrama de un circuito CCD con 2 etapas.
El volumen de líquido en cada flujo se representa como Lik, siendo i el número de la etapa y K la clase de flujo: K = 0 para la alimentación, K= 1 para el rebose y K= 2 para la descarga.
La concentración de solubles (coloides o ultrafinos) en el líquido se representa como Ci y se expresa en decimal.
Es necesario mencionar que, como hipótesis, laconcentración del líquido en todas las corrientes de cada etapa, se considera constante, es decir, los líquidos de
en la Figura 7, puede ser como sigue:
Líquido
Solubles
Dividiendo esta última expresión por L12:
Fig. 7. Diagrama de un circuito CCD con 2 etapas.
alimentación, rebose y el perdido en la descarga de los sólidos, tendrán la misma concentración.
Este supuesto es cierto en circuitos puros de lavado o decantación (CCW o CCD), en los cuales la lixiviación o solubilización ha sido anterior al circuito, pero no sucederá así en circuitos donde la lixiviación se lleva a cabo simultáneamente durante la separación sólido-líquido, aunque normalmente la lixiviación debería ser más fuerte en la primera etapa, por ejemplo el 80 por 100 y solamente el 20 por 100 restante se realizará en las etapas siguientes.
El efecto de lavado en cada etapa es representado por wi, siendo esta la relación entre la concentración del líquido de alimentación y la concentración del líquido de rebose.
El efecto total de lavado, representado por , donde n es el número de etapas sería:
en el circuito considerado en 2 etapas
Existe otro parámetro a considerar y en el cual se va a basar todo el cálculo, y este es, el factor de dilución Di, que es la relación entre el líquido fresco o reciclado que entra a cada etapa y el líquido que viene junto con la suspensión de alimentación:
a) Segunda etapa
El balance de la segunda etapa del circuito representado
pero:
sustituyendo:
(1)
y
(2)
b) Primera etapa
El balance de la primera etapa puede expresarse así:
Líquido
Solubles
Dividiendo la última ecuación por L0:
pero:
sustituyendo:
TRATAMIENTO Y CONCENTRACIÓNy
(3)
De la expresión (1) se desprende que:
(4)
sustituyendo la expresión (4) en la (3):
(5)
En la mayoría de los casos, el líquido fresco de lavado no tendrá solubles, al menos, de la naturaleza de los que se quieren eliminar y que se están considerando en el cálculo, por lo que C3 Cw Oy:
(6)
(7)
El efecto total de lavado sería:
reemplazando (6) y (7)
Circuitos en n etapas
Siguiendo el mismo procedimiento, pueden calcularse los efectos de lavado para circuitos con mayor número de etapas:
Resumiendo, podría recogerse la fórmula del efecto de lavado para n número de etapas, con una ecuación abstracta del tipo:
Es interesante resaltar que este procedimiento de cálculo demuestra que el efecto de lavado es totalmente independiente de las concentraciones de los líquidos.
Otros parámetros del circuito a consideración serían:
Recuperación de líquido
Recuperación de solubles
Enriquecimiento de la solución
Factor de líquido
Siendo T0 el tonelaje de sólidos de alimentación; y W el volumen de líquido fresco introducido para realizar el proceso (líquido de lavado)
Eficiencia de lavado
Este parámetro da una idea del aprovechamiento del líquido, o lo que es lo mismo de la eficiencia del proceso.
Balance y recuperación de sólidos
Habría, también, que evaluar el reparto de sólidos a lo largo del proceso, para así poder realizar un balance de masas del circuito y calcular la recuperación final de sólidos.
Circuito en dos etapas
La Figura 7 indica los tonelajes de sólido seco Tik y los caudales de pulpa Mik en cada etapa.
El reparto de peso en cada etapa, siempre referido a la descarga, sería:
Y en el circuito considerado:
El reparto de peso total representado por n sería:
Podría establecerse el siguiente balance:
por otro lado
Circuitos en n etapas
Siguiendo el mismo procedimiento calcularíamos los repartos de peso totales para circuitos de 3 y 4 etapas:
Para calcular circuitos con mayor número de etapas recurriremos a un nuevo factor definido como la relación entre el tonelaje de descarga y el tonelaje de rebose, es decir:
también podría expresarse:
Sustituyendo en la ecuación para 2 etapas:
Igualmente, sustituyendo en las ecuaciones para 3 y 4 etapas, llegaríamos a:
Recogiendo estas ecuaciones en una expresión matemática abstracta para n etapas:
Fig. 8a. Circuito en dos etapas con aporte de 1 m3 de líquido por t de sólido seco.
Fig. 8b. Circuito de dos etapas con aporte de líquido de lavado de 200 m3/h.
TRATAMIENTO Y CONCENTRACIÓN
Fig. 8a. Circuito en dos etapas con aporte de 1 m3 de líquido por t de sólido seco. Fig. 8b. Circuito de dos etapas con aporte de líquido de lavado de 200 m3/h.
LIXIVIACIÓN POR PERCOLACIÓN
El proceso de lixiviación con cianuro por percolación previa trituración se puede llevar a cabo por:
Lixiviación en vat o batea (vat leaching).
Lixiviación en pila (heap leaching).
Lixiviación en botaderos (Dump leaching).
PREPARACION DEL MINERAL
El mineral se debe chancar al 100%, al tamañodeseado que puede ser: 100 % - 1"; 100 % - ¾" ; 100 % - 1/2"; 100 % - 3/8" y se puede lograr:
• Con dos etapas de trituración se puede lograr hasta 100% -1/2”
• Para lograr 100% -3/8” se requiere tres etapas de chancado.
• La cal, se debe añadir en conformidad con la prueba metalúrgica para neutralizar la acción de los ácidos, habitualmente se dosifica en seco durante el chancado.
• Los minerales con alto contenido de arcilla son difíciles de tratar debido a los problemas de porosidad y permeabilidad del lecho, aglomerar.
• Para superar los problemas de porosidad y permeabilidad se aglomera el mineral con cal y cemento,
• Para facilitar una buena percolación de la solución lixiviante se debe aglomerar con 5 kg de cal o cemento por TM de mineral y 8 a 10% de humedad
CIANURACIÓN POR PERCOLACIÓN EXPERIMENTAL
LIXIVIACIÓN EN BATEA O VAT LEACHING
La lixiviación en bateas o tinas (vat) fue utilizado desde inicios del siglo pasado para el tratamiento de menas con oro y plata, el cual fue abandonado por los años de 1930.
Se le considera como el precursor de la lixiviación en pilas.
En sus inicios el proceso fue llevado a cabo en tanques circulares de madera o acero con un diámetro de 3 a 5 veces su altura, el mismo que tenía un
falso fondo de madera.
• Lixiviación en bateas es esencialmente una pila de lixiviación inundada con la solución y el mineral contenido en un estanque u otro embalse impermeabilizado adecuadamente. Su aplicación se limita a la lixiviación de materiales inusuales que no responden bien a la lixiviación en pila o lixiviación en botadero, pero no requieren de molienda para la liberación de oro, por ejemplo, óxido de baja ley/Minerales de libre molienda con la mayoría del oro presente en forma de partículas gruesas. Se trata de un proceso opcional raramente utilizado debido a los costos de operación generalmente superiores a los sistemas de lixiviación en pila y por agitación.
Las principales características que deben tener las menas para el tratamiento en bateas son:
Mena con contenido de oro lixiviable por el cianuro.
Mena con partículas de oro fino y laminar.
La lixiviación en batea tiene cuatro etapas:
Preparación de la mena o mineral con oro.
Lixiviación
La lixiviación en bateas se pueden dividir en tres tipos desde el momento en que se introdujo en el mundo de la minería:
batea inicial
Mena porosa y permeable.
Mena libre de material carbonoso.
Mena relativamente libre de cianicidas.
Recuperación del oro.
Depositación del relave.
bateatradicional y
bateacontinua.
Batea continua: Donde durante este proceso de fluidifización del material, este alcanza un equilibrio hidráulico.
La fluidización se ve influenciada por los factores siguientes:
• Expansión del lecho. Hay una separación uniforme entre las partículas en cada pulsación. Al comienzo del primer ciclo, las partículas tratan de tomar una posición de acuerdo a su tamaño de manera que el equilibrio se puede obtener en los primeros momentos. En el lecho al inicio de la fluidización la porosidad es un poco más grande que en un lecho relleno o empacado, y en realidad corresponde al estado más lento de un lecho empacado.
• Percolación. Las partículas finas pueden causar problemas, ya que pueden comportarse como un barro que absorbe la solución de cianuro y haciendo difícil el movimiento de la cama.
• Fricción Interior entre las partículas. El ángulo de reposo puede ser modificado en cada pulsación y las partículas gruesas pueden verse afectadas. Por lo tanto, el movimiento de las partículas gruesas está directamente influenciado por las fuerzas de la gravedad. La distribución de tamaño de las partículas en función de la altura está estrechamente relacionada con la distribución de la porosidad en los lechos.
• Burbujeo. La solución dentro del mineral tiende a crear discontinuidad durante cada pulsación produciendo un movimiento algunas veces no continuos.
• Elevación hidráulica. Es necesario presiones apropiadas que permitan mover el mineral y, por consiguiente mezcla de la solución y el mineral de manera uniforme. Esta presión está influenciada por la altura del depósito de solución.
• Tasa de exposición. El material grueso requiere más tiempo y, por tanto, es necesario repetir varias veces cada ciclo (es decir, el tanque de solución se descarga de forma continua). Otro factor a considerar es la profundidad del lecho.
La batea continua
de lixiviación ofrece las siguientes ventajas:
• Alta y rápida recuperación debido a la alta tasa de lixiviación.
• Aglomeración no es necesario (solo cuando la mena esarcillosa).
• Flexibilidad para la ubicación de la planta.• Bajo consumo de energía.• El mantenimiento tiene un costo bajo.• Las partículas de oro grueso se puede recuperar por
gravimetría antes de lixiviación.• Residuos se lava y se desintoxica de manera eficiente.• No hay problemas con la evacuación de residuos mineros.
Mineralaurífero
Mineral
auríferoMineral aurífero
A B CSolución cargada
Solucióncargada
LIXIVIACIÓN EN PILAEn la hidrometalurgia del oro uno de los métodos o procesosque mayor desarrollo ha tenido en estos últimos años es la lixiviación en pila, que significa lixiviar menas que han sido minadas trituradas o no y transportadas a plataformas impermeables para lixiviación por regado o inmersión y percolación de la solución a través de la mena apilada.
Este sistema permite explotar menas de baja ley al más bajo costo de operación y de mejor control de la contaminación medio ambiental, pero la decisión de elegir este método será adoptado después de un riguroso análisis del comportamiento metalúrgico del mineral, determinando adecuadamente en pruebas de laboratorio y constatado a nivel de planta piloto.
Básicamente, hay tres tipos diferentes de sistemas de lixiviación en pilas que pueden ser utilizados:•Sistema de lixiviación en “Pila removible” (RH).•Sistema de lixiviación en “Pila Permanente”(PH).•Sistema de lixiviación en “Pila Celular” (CH).
PILA DE LIXIVIACIÓN
DETALLE DE LA CONSTRUCCIÓN DEL PAD
La lixiviación en pilas es un proceso hidrometalúrgico de disolución del oro nativo y plata mediante un solvente adecuado, - en este caso solución de cianuro de sodio - de una mena chancada , sin molienda previa, la cual ha sido acopiada formando una pila de una altura determinada en un piso impermeabilizado (comúnmente denominado Pad). Este piso tiene una pendiente dirigida hacia una canaleta de recolección de la solución de lixiviación. La pila se riega por aspersión mediante una serie de tuberías en las cuales se instalan los rociadores. La solución de cianuro y lechada de cal, al atravesar el lecho de mena, va disolviendo al oro y a la plata.
ESQUEMA DEL PROCESO DE LIXIVIACIÓN EN PILA
• La lixiviación en pilas es una tecnología que presenta características muy positivas para la recuperación del oro y plata sin embargo, nunca debe olvidarse que hay otras técnicas alternativas que no deben de dejarse sin investigar. Puesto que, tomar a priori una decisión de elegir la Lixiviación en Pilas puede constituir un error de gran alcance
En el estudio metalúrgico es de importancia extrema, evaluar entre otros aspectos lo siguiente:
• Relación entre el grado de chancado y la recuperación, cinética y percolabilidad.
• Relación entre el consumo versus recuperación y concentración de reactivo.
• Influencia y condiciones de curado y aglomerado sobre la cinética y la recuperación.
Evaluación de :
• Curvas de la cinética de recuperación.• Concentración de especies en las soluciones obtenidas.• Influencia de la altura de la pila.• pH de trabajo.• Control de impurezas y manejo de descartes y desmonte o relave.• Influencia de la recirculación a la pila de soluciones tratadas en la
Planta de Recuperación (cementación, electrodeposición, etc.).
En el método de lixiviación en pila, para obtener recuperaciones aceptables, las menas deben reunir las siguientes características:• El tamaño de partícula de oro y plata deben ser
extremadamente pequeñas.• Estas partículas deben reaccionar con el cianuro
acuoso, debido a la porosidad natural de la mena o como resultado del chancado para aumentar la superficie expuesta.
• Las menas deben ser pobres en cianicidas (sulfuros o sulfosales de Sb, Zn, Fe, Cu, As, minerales de Cu).
• Estar exentas de materiales carbonáceos los cuales pueden adsorber los cianuros de oro y plata, disminuyendo la extracción.
• Las menas no deben contener una excesiva cantidad de arcillas, que puedan impedir la percolación de las soluciones disminuyendo el contacto metal-solución.
Para obtener recuperaciones aceptables utilizando la lixiviación en pila, las menas deben reunir las siguientes características:
• El tamaño de partícula de oro y plata deben ser extremadamente pequeñas.
• Estas partículas deben reaccionar con el cianuro acuoso, debido a la porosidad natural de la mena o como resultado del chancado para aumentar la superficie expuesta.
• Las menas deben ser pobres en cianicidas (sulfuros osulfosales de Sb, Zn, Fe, Cu, As, minerales de Cu).
• Estar exentas de materiales carbonáceos los cuales pueden adsorber los cianuros de oro y plata, disminuyendo la extracción.
• Las menas no deben contener una excesiva cantidad de arcillas, que puedan impedir la percolación de las soluciones disminuyendo el contacto metal-solución.
TIPO DE PILAS
Los tipos de pilas más usados
son:
Pila permanente
Pilarenovable
Pila celular
Denominadas también de piso desechable, es aquella en que la mena chancada o no chancada se amontona o se apila sobre un lecho impermeable en elevaciones de 5 a 8 m hasta una altura final de pila de 15 m.
La solución lixiviante es generalmente irrigada en la superficie superior de la pila por un periodo fijo de tiempo y causar la percolación hacia abajo a través de toda la pila. La ventaja de este sistema es que la mena es lixiviada hasta el final de la operación, es decir que no se retira el ripio del piso una vez completada la lixiviación.
PILA PERMANENTE
VENTAJAS
Este sistema de lixiviación se aplica a menas de muy baja ley, que tienen una baja recuperación y una cinética de lixiviación muy lenta. También se utiliza en la lixiviación secundaria de ripios. Para su construcción es necesario contar con amplias áreas de terreno.
Entre las características se puede mencionar que se diseñan pilas altas para lograr una alta densidad de carga por m2 de pila. Se cargan capas sucesivas de mena, dependiendo su altura de las necesidades de aireación (oxigenación) del mineral en el interior de la pila. Se utiliza para menas de alta granulometría coma para baja granulometría y de alta resistencia mecánica.
PILA PERMANENTEDESVENTAJAS
1. Su eficiencia de lixiviación u consumos de reactivoa menudo son relativamente pobres.
2. Estas pilas generalmente ocupan grandes áreas de terreno. Esto da como resultado altos costos en descargado, en construcción del piso y aspersión de la solución y contaminación con agua de lluvia en los reservorios.
3. El consumo de agua puede ser alto debido a las pérdidas por evaporación en el regado por aspersión.
4. Las operaciones de lixiviación son dificultosas bajo condiciones climáticas frías.
5. El lavado de soluciones ce lixiviación contaminadas de la pila después de alcanzar la altura final es dificultoso, lento y caro. La infiltración de agua de lluvia puede causar efluentes contaminados al escurrir de la pila por años.
6. Inventarios grandes de oro son bloqueados en las menas no lixiviadas y soluciones cargadas en esta pila por largos periodos de tiempo.
PREPARACIÓNMECÁNICA DEL MINERAL
PILA RENOVABLE
Denominada también pila de piso reutilizable. En este método de lixiviación, la mena minada es transportada a la planta dechancado, donde es triturada y luego apilada sobre un piso impermeable a una altura de 3 a 5 m y lixiviada mediante percolación descendente de soluciones de cianuro débiles por un periodo de 20 a 35 días. El relave o mena agotada puede ser sometida a un ciclo de lavado con agua y después ser transportada a una pila de relaves y luego reemplazada con mena fresca. Se aplica a minerales de baja ley, de alta recuperación, con una cinética alta de lixiviación. Se utiliza en lixiviación primaria de menas. Entre las características podemos mencionar que se diseñan pilas relativamente bajas para permitir una rápida carga descarga del material, generalmente hasta unos 3 metros de altura. Es aplicable para menas de baja granulometría. La altura se define por el sistema de carga y por las concentraciones que se quieran obtener en las soluciones finales. En este sistema se obtiene una mejor aireación (oxigenación) en el interior de la pila.
MINA
Solución Lixiviante
PILA EN CARGA PILA EN LIXIVIACIÓN PILA EN DESCARGA
Planta de proceso
Estanque de solución rica Estanque de solución pobre
Oro
Pila de relave
VENTAJAS Y DESVENTAJAS
La principal ventaja de este sistema es que puede tener un alto grado de control y uniformidad sobre la lixiviación y lavado, propiciando que toda el área del piso impermeable sea utilizable. Esto significa que la máxima recuperación económica puede alcanzarse con un consumo mínimo de reactivos de lixiviación (cal y cianuro). Sin embargo, alguna menas requieren un periodo largo de lixiviación (arriba de 120 días) para alcanzar su máxima recuperación económica y/o pueden ser lentas en el lavado, las buenas recuperaciones y el buen lavado son a menudo no alcanzables por este sistema.
La principal desventaja de estos sistemas de lixiviación es que ellos generalmente tienen costos de operación y capital relativamente altos. El piso impermeable para lixiviar, el equipo de apilamiento, el piso impermeable para la pila de relaves (ripios) y los reservorios de agua de lluvia contaminada y facilidad de tratamiento son ítems de alto costo de capital.
LOS REQUERIMIENTOS Y CONSIDERACIONES
INVOLUCRADAS EN EL DISEÑO DEL PISO REUTILIZABLE
Los requerimientos y consideraciones involucradas en el diseño del pisoreutilizable son los siguientes:
• Necesita predicción de ciclos de lixiviación cortos.• Necesita mena de lixiviabilidad consistente.• Necesita terreno llano limitado.• Necesita lugar disponible para disposición de mena agotada.• Necesita cobertura durable altamente resistente al medio ambiente.• Puede tolerar clima árido a equilibrado.• Permite cubrir la pila en climas húmedos debido a su área activa limitada.• Requiere estanques más pequeños debido al impacto limitado de sucesos
de inundación.
• Requiere de doble manipuleo del material.
PILA CELULAREste método de lixiviación en pila celular fue patentada P.H. Johnson.Combina los atributos de cada uno de los otros sistemas para dar un sistema medio ambiental seguro, eficiente y de bajo costo. La lixiviación en pila celular consiste de la formación de una pila alta multi-capa con una estructura celular interna. En las celdas de la capa superior de la pila ocurre una intensa, uniforme y lixiviación controlada, lavado y neutralización. Todas las capas de las celdas subyacentes están inactivas y reciben solamente una pequeña cantidad de infiltración de lluvia desde las áreas laterales de la pila. Las capas de la celda están separadas por un forro impermeable de PVC 20-mil y las celdas están delineadas por bermas de cascajo cubierto de PVC sobre la parte superior y fondo de las celdas.
• El método de lixiviación en valle o botadero, para el caso de oro, involucra la preparación y colocado de la mena hacia atrás de una estructura de retención. La lixiviación de la mena es realizada con un subsecuente levante de inclinación progresiva. La mayoría de la mena permanece en contacto con la solución lixiviante durante la operación. Al término de la lixiviación, la mena es dejada en el lugar, acomodada similar a un botadero de roca de desmonte.
Reactivos
MinaSolución pobre
Mineral de baja ley de Oro
OroPlanta deproceso
Receptor de lasolución rics
Dique de contención
Desde el punto de vista del sistema de funcionamiento y configuración de las pilas renovables o permanentes, pueden adoptar las siguientes configuraciones:
Pilasunitarias.
Mineral de Mina
Conminución primaria del mineral
Mineral triturado
Piladinámica.
DESCARGA LAVADOOPERANDOO ACTIVA
ACTIVA
PLANTA DE PROCESOS
EN PREPARACIÓN O FUTURA
Estanque de
solución rica Estanque deORO solución pobre
DIMENSIONAMIENTO DE UNA PILA
• El dimensionamiento de una pila es una función simple de la capacidad de tratamiento, es decir, del tonelaje de mena a tratar. Es importante tener en cuenta las siguientes consideraciones:– Peso específico o gravedad específica aparente, bajo las condiciones
granulométricas de carga a la pila.– Altura de la pila, determinada en el laboratorio y de acuerdo con los
equipos disponibles para su apilamiento y descarga.– Angulo de reposo de la mena, bajo las condiciones de carga a la pila.
V AP x 3A2
a
Para el dimensionamiento de una pila unitaria, se considera como forma normal de la pila a un tronco de pirámide, cuyo volumen se expresa como:
APx( AxB axb AxBxaxb)
V 3
Para la determinación cuantitativa de la superficie media de la pila, correspondiente al área media de riego, según se muestraen la figura 3.31, es necesario recurrir a la expresión dela mediana,esdecir:
Donde:
AP = Altura de la pila.A x B = Área inferior de la pila (base)a x b = Área superior de la pila (corona)
Aa M
2Por trigonometría, de la figura 3.30, obtenemos la siguiente relación:
AP 2xAP
tg A a A a2
Y arreglando, tenemos:
2xAP
Por lotanto, lasuperficiemediaderiegoseexpresacomo:
Aa2
Sm4
A a tg
Si consideramos que la pila es de base cuadrada, nos permite concluir que sus lados son iguales, es decir, A = B y a = b, por lo que la ecuación (3.84) se reduce a:
MAPx( A2 a 2
Axa) V 3
Por otra parte, el volumen de mena a tratar en la pila unitaria está dado por la siguiente ecuación:
TV
a
Donde
T = Es el tonelaje a tratar en la pila, en toneladas métricas.a = Es el peso específico aparente de la mena, t/m
3.
= Es el ángulo de reposo del mineral o mena, en grados. AP = Altura de la pila, en m.
Para determinar la necesidad de carpeta o piso impermeable, es imprescindible conocer las dimensiones de la base, es decir “A”, en este caso. Reemplazando en la ecuación (3.87), los valores de “a” y “a2”obtenidos de la ecuación (3.85) y simplificando se obtiene:
6xAxAP 4xAP 2 3 tg
tg2
Utilizando el valor del volumen dado por la ecuación (3.88), reemplazando en la ecuación (3.89) y reacomodando, se obtiene:
A P 2 A P xT A P 4
tg
A AP
3 x tg 2
1.1. Componentes de un PAD1.1.1. Substrato
Es el terreno preparado con pendientes del orden de 3 a 4% en una dirección, hacia la poza de colección. En el caso de un pad en valle se puede llegar a tener hasta 40% de pendiente. La superficie del sustrato debe de estar libre de piedras angulosas tanto como sea posible que ocasionaran perforaciones en la capa impermeable.
1.1.2. Finos de protecciónMaterial sellante de arcilla compactada, totalmente exenta de elementos perforantes, dado que sobre esta se debe acomodar suavemente la capa impermeable (liner).La arcilla compactada evitará que se haganagujeros en la manta de plástico requerida.
1.1.3. Base impermeableGeneralmente consiste de un material de plástico inerte a la acción de los agentes químicos que mojarán su superficie. Su resistencia mecánica es suficiente para resistir los esfuerzos a que será sometida, tracción y torque en carga y descarga y compresión por el depósito de mineral; sus propiedades físicas y químicas le permiten resistir las condiciones ambientales de temperatura y radiación solar existente.
1.1.4. Tuberías de drenajeTuberías corrugadas y perforadas, las cuales también se ramifican de una troncal en subtroncales y ramales, estos últimos se distribuyen espaciados longitudinalmente sobre la capa impermeable y enterradas por el mineral, destinadas a permitir una rápida evacuación de la solución una vez que esta alcanza el fondo de la pila evitando la inundación de la pila (capas freáticas), y permite la inoculación de aire por las zonas inferiores. Su espaciamiento se calcula asumiendo que la tubería es una canaleta que a la salida de la pila está llena hasta la 2/3 partes de su diámetro con el líquido recogido en su área de influencia.
1.1.5. Ripio de construcciónConstituye la última capa superior de protección al revestimiento. Básicamente es una capa de unos 20 cm de material, de apariencia diferente a la mena y que además, reparte las presiones sobre la tubería de drenaje. Si presenta muy buenas propiedades permeables puede llegar a sustituir las tuberías de drenaje, aunque con peligro de embancamiento en el largo plazo y sin beneficio de aireación inferior. Su granulometría debe ser entre 100% -3" y 100% -1 1/2".
1.1.6. MineralCapa de material a lixiviar depositado en forma razonablemente suave, de preferencia por medios que no produzcan un efecto de compactación ni segregación de tamaños, hasta alcanzar la altura determinada.
Fig.7. Corte esquemático donde se muestran los componentes de un PAD de lixiviación de mineral.
2. Preparación y carguío de mineralAlgunos minerales son naturalmente permeables a las soluciones de lixiviación, pero la mayoría no lo son y tienen que ser chancados antes de ser colocados al pad . Generalmente cuanto más fino se tritura el mineral, mayor será la extracción de oro y plata en la cianuración. Algunas pilas se impermeabilizan cuando el mineral se tritura más fino.La cal debe ser agregada al mineral antes de descargar sobre el pad y no debe agregarse en capas, pues esto podría impermeabilizar el mineral.El material puede ser depositado sobre el pad con correa, camión o cargador frontal. En los dos últimos casos, el mineral permanece más o menos homogéneo, pero el carguío con correa produce normalmente una segregación natural de tamaños (los fragmentos más grandes ruedan hacia abajo) con lo cual, la pila resultante queda con rutas preferenciales de percolación en las zonas de material grueso, y teniendo escasa penetración de la solución en áreas de baja permeabilidad donde se han concentrado los finos.
2.1. SegregaciónEs la clasificación natural de tamaños de las partículas de un material durante el apilamiento. Sometidas a un mismo movimiento las partículas responden de distinta manera según su peso específico,forma, tamaño,etc. Los fragmentos grandes ruedan hacia abajo y los finos tienden a concentrarse en los declives y en la base de la pila,con lo cual se tendrá una distribución granulométrica heterogénea.La solución de lixiviación tiende a localizarse en las áreas que tienen buenas características de percolación, es decir el material grueso y originando escasa penetración de la solución en zonas de mala permeabilidad donde se encuentran los finos.
3. Sistema de riego de solucionesLa solución lixiviante se puede esparcir sobre la pila mediante goteo o aspersión. La densidad de riego varía normalmente en el rango de 5 a 10 l/hr.m2.La densidad de riego se ha definido previamente en laboratorio de acuerdo a la capacidad de drenaje del material, teniendo como consideración secundaria las concentraciones de las solucionesLas condiciones básicas de riego son:
Permitir un riego tan uniforme como sea posible. Un tamaño de gota incapaz de provocar el lavado y arrastre de finos; por ejemplo
desaglomerando el material. Velocidades altas de aplicación simplemente diluyen el grado de la solución rica. Un tipo y tamaño de gota requerido según las necesidades de evaporación. Estar construido por materiales resistentes a los agentes químicos y condiciones de
operación.
3.1. Diseño de sistemas de riego
El sistema de riego debe estar construido con materiales resistentes a:
Agentes químicos que se utilizan en la lixiviación como cianuro, cal, etc. Desgaste por el uso a las condiciones de operación. Condiciones climáticas de trabajo. Debe poseer un sistema de control que asegure un funcionamiento continuo, de acuerdo a los
estándares establecidos, y además, entregando la máxima flexibilidad a laoperación.
El diseño de un sistema de riego debe cumplir con las normas estipuladas para los sistemas hidráulicos. Principalmente:
Las pérdidas de carga o presión (cañerías, codos, válvulas, emisores, otrosaccesorios).
Medidas de protección de las instalaciones, operación y ambiente. Accesos para la operación, control y mantenimiento. La instalación debe ser optimizada en su relación costo/beneficio.
3.2. Uniformidad de riegoLa uniformidad del riego en una instalación dependerá de:
La distribución de la presión en la red. Uniformidad de fabricación de los emisores. Obturaciones de los emisores (aspersor, gotero). Respuesta del emisor a la temperatura y presión del líquido. Variación de las características del emisor en función del tiempo. Efecto del viento (aspersores). Estado de la superficie a regar, (compactación, nivelación, etc.)
3.3. Tipos de riegoEn la lixiviación de Oro en pilas, los métodos más importantes son el riego por aspersión y goteo.
4.3.1. AspersiónPuede decirse que se trata de un sistema en el que la superficie de la pila recibe la solución en forma de lluvia.Prácticamente todos los terrenos pueden ser regados por aspersión. Es especialmente recomendable en:
Suelos de textura gruesa (ROM). Cuando la disponibilidad del recurso hídrico no es limitante. Cuando se tienen aguas muy duras, y por lo tanto, incrustaciones. Cuando se requiere una buena oxigenación de la solución.
Los aspersores pueden ser clasificados por:
Capacidad (tamaño boquilla). Tamaño de gota. Ángulo de riego. Ángulo de influencia. Giratorios o fijos. Sistemas portátiles o fijos
Ventajas con respecto al riego por goteo:
Menor costo de instalación. Mayor simplicidad de instalación. Mayor versatilidad para el riego. Menor mantenimiento (soluciones sucias).
Desventajas:
Menor precisión en la entrega de la solución, y por consiguiente mayor gasto de ésta. Mayor presión de trabajo que acarrea mayor riesgo de daño al equipo y más necesidad de
energía por m3 de solución. Registra mayor pérdida por evaporación. El impacto de las gotas en la superficie produce una mayor compresión de la corteza. El modelo o forma de precipitación de un aspersor sobre el terreno es triangular y varía
según la presión de trabajo. De aquí se desprende la necesidad de superposición de los aspersores para obtener una
aplicación uniforme de solución sobre el área de riego. Espacios de un 60% del diámetro de humectación entre aspersores son generalmente
satisfactorios. La uniformidad de aplicación del riego está afectada por la disposición de los aspersores
sobre los laterales: Triangular Rectangular El viento desplaza las gotas de solución y modifica la distribución. Para disminuir el efecto del viento se puede: Disminuir el espaciado entre aspersores. Aumentar el tamaño de gota. Establecer ciclos de riego en función del viento. Regar solo de noche. El N° de aspersores deben limitarse de forma que la diferencia de caudal de entrega entre
los aspersores extremos no exceda el 10%. Es recomendable comprobar la uniformidad del riego empíricamente. Lo que indican los
fabricantes está medido sin viento y en condiciones que pueden ser distintas a las reales de cada caso.
4.3.2. GoteoEl sistema de riego por goteo consiste de tuberías delgadas, fabricadas de un material de alta densidad, las cuales tienen unos emisores o goteros, las que tienen dos partes, una interior y una cubierta o funda. El interior es esencialmente un tubo hueco cuya pared exterior tiene un laberinto de pasajes y canales, llamado camino tortuoso. Este laberinto está especialmente diseñado para mantener un flujo determinado a través de él, que sea poco sensible a las variaciones de presión.La cubierta es también un tubo hueco cuyo diámetro interior encaja exactamente alrededor del camino tortuoso del lado exterior del tubo interior, completando el gotero. Como la solución fluye a través del interior del gotero a una presión de 20 PSIG, solo algo de la solución logrará atravesar el camino tortuoso y saldrá hacia el exterior en forma de gota.Una serie de goteros, ubicados a intervalos establecidos en un sistema de tubería de polietileno, conectada a una línea troncal de solución distribuyen el flujo de solución sobre la superficie del terreno. Estos sistemas aplican solución con caudales bajos por cada punto de emisión en los cuales se produce la disipación de una gran cantidad de energía por lo que el líquido sale gota a gota.Las características principales que se deben tener presentes en la selección de un emisor son:
Caudal uniforme y constante. Poco sensible a las variaciones de presión. Poca sensibilidad a las obturaciones. Elevada uniformidad de fabricación. Resistente a la agresividad química y ambiental. Bajo costo. Estabilidad de la relación caudal-presión a lo largo del tiempo. Poca sensibilidad a los cambios de temperatura. Reducida pérdida de carga en el sistema de conexión. El riego por goteo es recomendable cuando:
Disponibilidad de líquido es escasa. No existe riesgo de precipitación de sales presentes en el agua / solución. Existe régimen de viento fuerte y permanente. Condiciones de temperatura son extremas (pueden funcionar enterrados). Dada la relación caudal-presión, en terrenos de superficie irregular la descarga del sistema
de riego con goteros puede hacerse muy dispersa.
4. Sistema de recolección de soluciones4.1. Tanques y pozas de proceso
En un sistema de lixiviación en pilas se encuentra normalmente los siguientes tanques y pozas para almacenamiento de líquidos:
4.2. Tanques auxiliares4.2.1. Tanque de agua de proceso
Necesario, en caso de no disponer de una alimentación regular, para mantener una reserva de agua y poder soportar las siguientes situaciones:
Pérdidas por evaporación y arrastres. Pérdidas por humedad residual en los ripios agotados. Necesidades de proceso, por ejemplo: curado, aglomeración y purgas de solución.
Su dimensionamiento depende del abastecimiento y la demanda.
4.2.2. Poza de sedimentaciónRecibe solución desde la pila y alimenta, por rebose, a los tanques de proceso decantando los sólidos suspendidos. Se dimensionan en función del tiempo de retención necesario para obtener una buena decantación.
▪ Pozas de EmergenciaPara almacenar soluciones en caso de emergencias en la operación o de lluvias torrenciales.
▪ Tanque de solución ricaCorresponde al tanque receptor de solución de alta concentración desde la pila previo a su tratamiento en la planta de proceso.
▪ Tanque de solución pobre o agotadaRecoge las soluciones tratadas en la planta de procesamiento para su retorno o recirculación a la pila para recuperarse en la especie a lixiviar.
5. Percolación de solucionesSe llama percolación al descenso de la solución lixiviante a través del lecho del mineral por efecto de la gravedad, el comportamiento de este descenso estará afectado por las características de la solución (viscosidad, densidad, etc.) y las del mineral (% espacio vacío, distribución por tamaños,% finos, afinidad por la solución, aire atrapado, etc.).Cuando se inicia el riego constante de una pila, inicialmente, la solución quedará atrapada en el mineral, una parte en forma de películas delgadas de solución sobre las partículas, otra parte en las fisuras y porosidad de la roca y otra final en los pequeños intersticios dejadas entre las partículas, este es el momento de la máxima retención de solución que un lecho de mineral puede tener, la cual es particular para cada tipo de mineral y distribución granulométrica. La única forma en que este líquido salga del mineral será por evaporación. Cuando el mineral ha llegado a este punto, se llama % saturación o humedad de percolación, ya que si se continúa añadiendo solución, esta ya no podrá ser retenida, y fluirá hacia la parte inferior del lecho. El porcentaje de saturación varía desde 10% hasta 50% dependiendo del tipo de mineral y su composición por tamaños o distribución granulométrica de éste.
MineralSistema de aplicación
Capa freatica
Dique
Liner
Figura: Pila en valle
Fig.8. Diagrama donde se observa la aplicación de solución en un PAD, la percolación de la solución y la captación final de la misma en la base del apilamiento.
Solución de alimentación a la cianuración
Solución pobre de la planta de procesamiento
Pila (Heap)
Tanque de solución
Cancha de lixiviación
Aspersores de solución Solución rica efluente
Bomba
A la planta de procesamiento
Fig.9. Esquema general de lixiviación en pilas (HeapLeaching)
Fig.10. Esquema de disposición de un Pad de lixiviación
6. Flujo de fluidos en tuberíasEl diseño de un sistema de tuberías y selección de una tubería que satisfaga los requisitos del sistema para el caso del armado de troncales de riego, depende de muchos factores entre los que se pueden mencionar los siguientes: el tamaño, el régimen, de flujo, solidez, longevidad, carga, exposición, impacto, resistencia química, factibilidad de montaje, costo inicial, costo instalado, sistemas de unión, etc., que son parámetros determinantes en su análisis final.
6.1. Sistema de distribución de solucionesPara tal caso se ha preparado un resumen de diferentes tipos de materiales que se utilizan en el área de lixiviación para el armado de troncales de riego, detallando las particularidades de cada una de ellas.
6.1.1. Tubería HDPEEsta tubería está fabricada de un material polimérico de alto peso molecular, de origen petroquímico. Las siglas “HDPE” significa “High DensityPolyEthilene”, en español equivale a “PoloEtileno de Alta Densidad” (PEAD). Entre sus ventajas, está el poseer gran resistencia a la corrosión, a los agente químicos y a la radiación ultravioleta. Una línea de tubería se define como” una línea de tubos para conducir agua, gas, etc. Estas líneas pueden operar con presión positiva, negativa, o presión atmosférica dentro de sus parámetros de diseño. Las ventajas de la tubería de polietileno de alta densidad (HDPE) son:
Permiten mayor flujo si problemas de atoros a su superficie lisa. Ideal donde hay vibraciones dilataciones Resisten temperaturas desde 0 °C a 100 °C en tiempos cortos. De fácil instalación. Resisten los impactos fuertes. Gran estabilidad química. Gran resistencia a los rayos ultravioleta.
6.1.2. Factores para el diseño de una línea de tubería HDPE
Presión internaLas tuberías de HDPE para aplicaciones de industria, minería y municipal han sido manufacturadas a dimensiones específicas prescritas por las normas ASTM (American Society for Testing and Materials). Los diámetros externos de la tubería se encuentran dados por sl sistema IPS, el grosor de la pared está basado en el sistema SDR (Standard Dimension Ratio), que relaciona el diámetro exterior al peso mínimo de la pared. Usando el número SDR en la ecuación ISO, se relaciona las dimensiones de la tubería (diámetro exterior y espesor de la pared) con los esfuerzos de la tensión, en conjunto de un factor de seguridad, esto entregará la confianza al diseño de la tubería la cual no fallará prematuramente debido a una presurización interna.La tubería de polietileno bajo presión es dependiente del tiempo / temperatura y presión. Mientras la temperatura aumenta y la presión se mantiene constante, disminuye la resistencia a la ruptura. Recíprocamente, mientras la temperatura desciende, la resistencia aumenta. A la variación de estos parámetros e conjunto con el SDR se puede conseguir el servicio deseado dentro de las capacidades de la tubería de polietileno. El cálculo para la determinación de la presión de trabajo de una tubería HDPE, está basado en la Ecuación ISO, la cual es:
Donde:P: Presión interna, psi.S. Fuerza hidrostática del tubo, psi (1600 psi) SDR: Relación estándar de dimensiones (D/t) D: Diámetro exterior, inch (pulgadas)T: Espesor mínimo de pared, inch (pulg)F: Factor de seguridad de diseño (0.5 para el agua a 23 °C) F1: Factor de vida de operación de la tubería (fig. a)F2: Factor de corrección de temperatura de trabajo (fig. b)
Fig. a Factor F1
Fig. b Factor F2
Fig.11. Diagramas para determinar los valores de los factores utilizados en la ecuación ISO
Capacidad de flujoLa superficie interior de una tubería HDPE es muy suave y lisa y es por eso que tiene un bajo coeficiente de fricción. Hay un arrastre mínimo sobre la pared de la tubería, debido a la resistencia extremadamente alta a la corrosión y hasta se podría decir virtualmente que no hay deterioro de la superficie interna por la presencia de un medio abrasivo.
Los parámetros importantes en el diseño de un sistema de tuberías son: el diámetro de la tubería, caída de presión o “Head Loss” y la velocidad del flujo del fluido. En la práctica es aconsejable trabajar dentro de ciertos rangos de velocidad del fluid. Estos rangos varían dependiendo del tipo de fluido que es bombeado y el diámetro de la tubería.
Resistencia químicaLa tubería de HDPE es adecuada para diversas soluciones químicas. Los químicos que se encuentran naturalmente en la tierra no degradarán la tubería. No es un conductor eléctrico y no se pudre, enmohece o corroe por acción electrolítica. No favorece el crecimiento de algas bacterias u hongos y es resistente al ataque biológico marino. Los hidrocarburos gaseosos no tienen efecto en la vida funcional esperada. Los hidrocarburos líquidos permearán a través de la pared y reducirán la resistencia hidrostática. Cuando el hidrocarburo se evapora, la tubería recupera sus propiedades físicas originales.Algunos químicos afectarán la tubería de polietileno. El ataque químico puede estar acompañado por cualquier combinación de los siguientes: dilatación, decoloración, fragilidad o pérdida de fuerza. Se realizaron pruebas de laboratorio utilizando especímenes sin tensión bajo condiciones estáticas para desarrollar los datos siguientes. Las clasificaciones mostradas
están basadas en un ataque químico, dilatación con solventes y cambios en las propiedades físicas.Las tuberías de polietileno de alta densidad (HDPE) poseen una alta resistencia al ataque de un amplio rango de químicos. Estas tuberías pueden ser usadas con muchos ácidos, bases y sales al 100% de concentraciones sin algún efecto deterioro.
6.1.3. Características de las tuberías HDPEEstas son algunas de las características de las tuberías HDPE:
Resistencia a la abrasiónEn pruebas, bajo condiciones controladas, demuestran que las tuberías de polietileno es superior al acero en las aplicaciones de manejo de sólidos en suspensión. Los productos HDPE han demostrado un excelente desempeño en el manejo de desechos de mina, cenizas volátiles, fango y rocas de aplicaciones de dragado y otros materiales abrasivos.
FlexibilidadLa flexibilidad del tubo de polietileno la permite ser curvado sobre, debajo y alrededor de obstáculos así como también hacer elevaciones y cambios direccionales. En algunos casos la flexibilidad del tubo puede eliminar la necesidad de conexiones y reducir los costos de instalación.
Expectativa de vidaLas bases del diseño hidrostático para la tubería proyectan una expectativa de vida de aproximadamente 50 años para el transporte de agua a temperatura ambiente. Las condiciones ambientales internas y externas pueden alterar la vida esperada o cambiar las bases de diseño recomendadas para una aplicación determinada.
Poco pesoLos tubos de polietileno son mucho más ligeros que las tuberías de concreto, hierro colado o acero. Son más fáciles de manejar e instalar. La reducción de los requerimientos de mano de obra y equipo pueden dar como resultado ahorros en la instalación.
Características térmicasEl polietileno es un material termoplástico. Algunos cambios en las propiedades físicas y químicas ocurren cuando la temperatura del sistema se incrementa o decrece. Por ejemplo, la tubería se expandirá o contraerá cuando es calentada o enfriada respectivamente. La temperatura debe ser considerada cuando se diseña un sistema de HDPE. Las características de los tubos de polietileno son establecidas a temperatura ambiente. Conforme aumenta la temperatura, la resistencia alargo plazo decrece y viceversa. La temperatura de operación máxima recomendada para los productos HDPE es de 62 °C. el coeficiente de expansión térmica lineal para las tuberías de HDPE es aproximadamente 1.2x10-4 pulg/pulg/°F. Es decir, que una tubería de 100 m de largo, al calentar 5.5 °C aumentará en 12 cm.
ResistenciaEl polietileno tiene un bajo grado de sensibilidad al impacto, alta fuerza contra rajamientos y una excelente resistencia contra los rasguños o la abrasión. Su resistencia a quebrarse por el ataque ambiental del terreno es sorprendente.
Protección ultravioletaLa tubería de polietileno negro, que contiene de 2 a 2.5% de negro de humo finamente molido, puede ser almacenada con seguridad en los exteriores de la mayoría de los climas por muchos años sin que sufra daños por exposición a los rayos ultravioleta.El negro de humo es el aditivo más efectivo para proteger de efectos climatológicos a los materiales plásticos. Cuando el negro de humo es utilizado no se requiere de otrosestabilizadores o absorbentes de rayos ultravioleta.
PrecaucionesLos tubos y accesorios de HDPE han sido utilizados en miles de aplicaciones de manera segura. Aunque existen algunas precauciones que se deben tomar en cuenta como en cualquier otro producto. A continuación se presenta una lista de algunas precauciones que deben ser consideradas cuando se usen estos productos
FusiónDurante el proceso de fusión por calor el equipo alcanzará temperaturas de 190 °C a 260°C. Se deben tomar precauciones para evitar quemaduras.
PesoA pesar de que la tubería de polietileno no es tan pesada como otras tuberías, existe un peso significativo involucrado. Se debe tener cuidado cuando se maneja o se trabaja alrededor de tuberías HDPE
Presión de aireNo se recomienda una alta presión de aire para probar lis sistemas de HDPE. Los productos no deben ser utilizados para aire de proceso.
Electricidad estáticaAltas cargas eléctricas estáticas pueden ser asociadas con los productos de tubería HDPE. El uso inadecuado del equipo de prensado y otro procedimiento en presencia de gases inflamables o explosivos puede ser extremadamente peligroso.
DescargaAsegurarse de estar utilizando el equipo adecuado cuando se descarga tubería. El equipo debe ser del tamaño adecuado para manejar las cargas.
Impacto o golpeLa tubería HDPE es resistente a los impactos. El golpear la tubería con un instrumento, como martillo, puede producir un rebote peligroso del instrumento.
6.2. Características del montaje y accesoriosLa tubería de polietileno puede ser unida de dos formas:
Uniones desmontables Flange adapter más bridas y pernos / espárragos Fitting Plasson
Uniones fijas Termofusión (soldadura de tope)
Así mismo existen uniones de tubería HDPE y otra de YELOMINE, con una válvula intermedia.
Fig.11. Acople de tubería HDPE con YELOMINE
Tabla N° 12: Accesorios de HDPE
Fig.13. Tubería de YELOMINE
6.3. Tubería de yelomineEstas tuberías son utilizadas en los sistemas de riego tanto de goteo como de aspersión para la distribución de la solución lixiviante. Su ventaja radica en que permite instalaciones rápidas y dinámicas, es decir, permite aumentar o disminuir el área de riego durante la operación sin que esto signifique parar completamente la celda de riego.Sin embargo su uso más común es para el armado de sistemas de riego por aspersión para las cuales se utilizan comúnmente tuberías de 8” con sus respectivos accesorios, dentro de los cuales encontramos acoples sin hueco de 8” así como acoples con hueco de 8” de los cuales se desprenden ramales de tuberías de yelomine de 2” en cuyos acoples son hueco se instalaran los “bushing” donde irán instalados los aspersores, wobbler, super spray, fog nozzle, etc.
Presenta alta resistencia al impacto Se monta rápidamente y se ahorra mano de obra por el tipo de acople por medio de un
pasador plástico a través de un orificio en su acoplamiento. Presenta baja flexibilidad. Es de peso ligero.
Características de las tuberías yelomine Resistencia al impacto
Las tuberías de yelomine exceden sobradamente la resistencia al impacto del PVC convencional.
No corrosivos – Resistente a los ácidosLas tuberías de yelomine son productos excelentes para condiciones severas. Las condiciones intrínsecas del PVC proveen un producto no conductor que no se oxida ni correo, no requiere protección catódica, recubrimientos, envolturas u otra protección contra la corrosión, es muy resistente a los ácidos, a la mayoría de los productos químicos y no es afectado por los suelos contaminados (agresivos), ofrece una gran resistencia a la formación de incrustaciones y si fuera necesario se puede limpiar raspando las paredes.
Flujo de alta capacidadOfrecen una superficie interior impermeable y uniforme que mantiene un flujo constante.
LivianoLa mayoría de los tamaños de tubería yelomine puede transportarse manualmente, eliminando así la necesidad de equipos para cargas pesadas y facilitando su trabajo en terrenos pesados como lo es en las minas.
FlexibilidadPueden doblarse fácilmente alrededor de muchas obstrucciones, reduciendo el número de accesorios. Aunque los acoplamientos ensamblados (conexiones) no son afectados por el doblado de la línea de tubería estándar. Esta debe doblarse en un radio menor determinado por el fabricante.
7. Aplicación de los sistemas de riegoLos sistemas de riego están conformados por tuberías y accesorios de yelomine y HDPE; aspersores tipo miniwobler, super spray y nebulizadores (fog nozzle), líneas de riego por goteo y flujómetros digitales y mecánicos, por lo tanto en el mantenimiento preventivo se considera cada uno de sus partesEn la lixiviación de oro en pilas, los métodos más importantes son el riego por aspersión y goteo
7.1. Sistema de riego por aspersiónPuede decirse que se trata de un sistema en el que la superficie de la pila recibe la solución en forma de lluvia. Básicamente, un sistema de riego por aspersión consta de:
Grupo de bombeo Tuberías de transporte Tubería distribución Aspersores
Prácticamente todos los terrenos pueden ser regados por aspersión. Especialmente recomendable en:
Suelos de textura gruesa (ROM) Cuando la disponibilidad del recurso hídrico no es limitante Cuando se tienen aguas muy duras y por lo tanto peligro de precipitación de carbonatos
(incrustaciones) Cuando se requiere una buena oxigenación de la solución Condiciones climáticas favorables (temperatura mínima de 0 °C)
Viendo moderado o intermitente a ciertas horas del día
Los aspersores pueden ser clasificados por:
Capacidad (tamaño de boquilla) Tamaño de gota Angulo de influencia Giratorios o fijos Sistemas portátiles o fijos
Ventajas con respecto al riego por goteo
Menor costo de instalación Mayor simplicidad de instalación Mayor versatilidad para el riego Menor mantenimiento (soluciones sucias)
Desventajas
Menor precisión en la entrega de la solución y por consiguiente mayor gasto de esta. Mayor presión de trabajo que acarrea mayor riesgo de daño al equipo y más necesidad de
energía por m3 de solución. Registra mayor pérdida por evaporación. El impacto de las gotas en la superficie produce un lavado de los finos formando una capa
con menor permeabilidad debajo de la corteza. El modelo o forma de precipitación de un aspersor sobre el terreno es triangular y varía
según la presión de trabajo. De aquí se desprende la necesidad de superposición de los aspersores para obtener una
aplicación uniforme de la solución sobre el área de riego.
31
Espacios de un 60% del diámetro de humectación entre aspersores son generalmente satisfactorios.
La uniformidad de aplicación del riego está afectada por la disposición de los aspersoressobre los laterales:
a. Triangularb. Rectangular
El viento desplaza las gotas de solución y modifica la distribución. Para disminuir el efecto del viento se puede:
a. Disminuir el espacio entre los aspersores.b. Aumentar el tamaño de la gota.c. Establecer ciclos de riego en función del viento.d. Regar sólo de noche.
El número de aspersores deben limitarse de forma que la diferencia de caudal de entrega entre los aspersores extremos no exceda el 10%.
Es recomendable comprobar la uniformidad del riego empíricamente. Lo que indican los fabricantes está medido sin viento y en condiciones que pueden ser distintas a las reales
de cada caso.
8.2.1. Instalación de sistema de riego por aspersión Implementos de seguridad
Ropa de agua (pantalón y camisa). Botas de jebe. Guantes de jebe. Careta transparente. Respirador con doble filtro. Antiparras. Linterna. Identificar el lavadero de ojos.
Fig.14. Esquema de armado de una celda de riego por aspersión con tuberías de yelomine
Materiales (para una tubería de ingreso de 8”)
Flange adapter de yelomine de 8” Flange adapter de HDPE de 8” Backup ring de PVC para tubería de 8” Backup ring de acero para tubería de 8” Tuberías de yelomine de 8” Tubería de HDPE de 8” Empaquetaduras de tuberías de 8” TEADIT Acoples simples de yelomine de 8” Tuberías de HDPE de 8” Empaquetaduras para tuberías de 8” TEADIT Acoples simples de yelomine de 8” Acoples con hueco de 2” (o doble hueco) de yelomine de 8” Espárragos de 5/8” x 6” ú 8” largo de fierro negro, con tuercas Pasadores de plástico para yelomine de 8” Crucetas de yelomine de 8” (en caso sea necesario) Válvulas para yelomine de 2” Niples roscados de yelomine de 2” Niples roscados – ranurado de yelomine de 2” Acoples de yelomine de 2” simples o ciegos Acoples de yelomine de 2” con hueco ¾” Pasadores de plástico para yelomine de 2” Tubería de yelomine de 2” Tapones de yelomine de 2” Tapones de yelomine de 8” (o de lo contrario brida ciega de acero de 8” con Stub end de
yelomine de 8”) Codos de yelomine de 2” (si son necesarios) Bushing de PVC de ¾” Tapones de PVC de ½” Aspersores de mini Wobbler # 7
Herramientas
Grasa lubricante para tuberías de yelomine Tacones de madera cortos para nivelar troncal Tacón de madera de 3” de espesor y 1 cm de largo para golpear los acoples Tacón de madera grueso y grande para armar troncal (golpear de lleno o impulsar) Barretas Trapo industrial Comba grande de 20 libras Llaves francesas de 14” Alicates de mano (presión, universal, pico de loro) Martillos (o combas pequeñas de 1 libra) Llaves Stillson de 12” Extractor de Bushing de ¾” Extractores de tapones de ½” Llave Stillson de 7” Diferencial (tecle) con eslinga o estrobo en caso de rectificación de troncal
Equipos
Camión o movilidad con tolva Máquina de fusión 6 – 18” (con equipo electrógeno para plancha de fusión) Motosierra Radio emisor – receptor (coordinación de trabajos)
33
Normas de seguridad
Revisar minuciosamente los equipos descritos Coordinar constantemente los trabajos a realizar Comunicar a la supervisión la presencia de lluvias fuertes, granizo y heladas; esto debido a
que en el terreno se forman capas resbaladizas Ubicar los lavaojos Orientar a personas ajenas al área de las normas de seguridad a tener en cuenta en el área
de solución cianurada, para ellos deben tener los carteles en lugares de fácilreconocimiento
8.2.2. Procedimiento de armado de celdaLas celdas de riego por aspersión comúnmente utilizan accesorios de yelomine. El armado es sencillo y se realiza en forma secuencial y simultanea, tanto en la troncal como en sus líneas menores.Para ello es necesario conocer la celda en riego, identificada por nivel y número de celda, asegurarse que la celda se encuentre ripiada y demarcada por estacas o bermas, conocer el
flujo de riego en gal/min. Una manera indirecta de dar con el flujo de riego en m3/h es conocer
el área en m2 a regar y multiplicarlo por 0.01.Se debe tener a disposición los equipos de seguridad, conocer los accesorios a utilizar en la instalación de aspersores, conocer y ubicar rápidamente los lavaojos.Básicamente el armado de una celda por aspersión requiere de dos cosas importantes:
Fijado y aseguramiento en todos sus acoplamientos mediante la correcta instalación de los pasadores.
Hermetismo y sellado en todas las líneas, mediante el buen estado de los o ‘rines.
Este aseguramiento y sellado de las líneas de yelomine, comienza desde la conexión en la troncal de HDPE, con el uso de bridas de acoplamiento espárragos, tuercas y empaques. Este mismo se ve en las crucetas y acoples simples de 8”, en los acoples yelomine de 8” de hueco o de doble hueco.En los acoples de yelomine de 8” sean simples, con hueco o doble hueco de reducción a 2”, le aseguramiento se realiza con un pasador de plástico y el sellado o cierre hermético se obtendrá mediante un empaque, sello o jebe redondo conocido como o ‘rin.Este o ‘rin se halla incrustado en una ranura del acople similar a la existente para el pasador.
Nota:Ambas están en forma paralela, pero separadas aproximadamente por 1 ½”
Este tipo de ajuste y sellado, es aplicado también para las tuberías de yelomine de 2” o líneas menores.
Fig.15. Acoplamiento de tubos yelomine
El proceso de instalación de una celda de riego por aspersión, comienza desde el Stakling plan, pues allí es donde se define el área, volumen y tonelaje de mineral, con ley aproximada para cálculos de producción. Conociendo el área a cubrir sabremos con exactitud la cantidad de mineral para el armado de la celda.A diferencia del sistema de riego por goteo, el sistema de riego por aspersión lleva una subtroncal de 8” de diámetro, por lo que cada caída de presión en esta línea es baja, pudiendo alimentarse a la celda por un costado o por la parte central, además estos deben estar instalados en un lugar plano.Para el proceso de instalación continua con la disponibilidad y traslado de materiales y accesorios hacia el área o la pila a lixiviarse, se deberá tomar en cuenta el punto desde donde ha de tomarse la alimentación de flujo de la solución cianurada, ya que siempre se encontrará cerca o en la misma pila a regarse, lo que implica extender una troncal de material HDPE. Una vez solucionados los problemas de disponibilidad de alimentación de flujo en el nivel a lixiviar, se procederá a instalar en la entrada una válvula de 8” tipo mariposa, y a continuación de éste (siguiendo el sentido del flujo) un Flujómetro.
Nota:Los flujómetros pueden estar expresados en gpm, m3/h ó L/s, la conversión o equivalencia está a cargo del operador de guardia.
La instalación de la válvula y el Flujómetro debe darse estrictamente uno a continuación del otro, respetando en ambos elementos el sentido que ha de seguir el flujo de solución cianurada.El proceso de instalación continúa con el armado de la troncal de yelomine de 8”. Esta troncal tendrá cada seis metros aproximadamente una o dos salidas a 2” para una línea de riego de aspersores.Luego del tendido y acoplamiento de las tuberías de yelomine, se continua con el enroscamiento de los Bushing de ¾” en los huecos de los acoples de las tuberías yelomine de 2” para instalar finalmente los aspersores. La posición de los aspersores debe ser siempre hacia arriba, sin ninguna inclinación. La instalación de las líneas de yelomine de 2” comienza en las válvulas para tuberías de 2” y termina en los tapones de yelomine de 2”.Una vez terminado con el armado de la celda, se retira todas las herramientas, materiales sobrantes y basura del área de trabajo.Se deberá realizar un flashing (lavado) en todas las líneas para lavarla de finos de mineral atrapado en su interior, primero la troncal de 8” y posteriormente a todas las líneas de 2”. Realizando, luego otra prueba ya con la línea cerrada (taponada), para descartar fugas posibles ocasionado por falta de o ‘rines o que se encuentren fuera de su posición; tapones rotos, niples mal roscados, válvulas atoradas o con fuga por falta de ajuste, aspersores parados (atorados) u otros inconvenientes que se pudieran presentar.Finalmente cerrar la línea general o simplemente la válvula. Toda esta operación de inicio de riego de una celda debe ser coordinada entre el operador de lixiviación y la planta Merrill – Crowe (Sala de Control) para determinar la espera o puesta en marcha de la operación de riego por aspersión.De lo anterior se deduce que la válvula debe anteceder siempre al Flujómetro por ser el inicio de apertura del flujo. Además entre la válvula y el Flujómetro debe existir siempre una separación de por lo menos 6 metros ya que en una distancia muy corta ocasionará un fluido muy turbulento que distorsionará la lectura del Flujómetro.
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8.2.3. Principales elementos utilizados en el sistema de riego por aspersión MiniwobblerEl aspersor miniwobbler es un rociador, originalmente diseñado para irrigación agrícola, que crea un patrón de rociado uniforme. Fabricado con termoplástico de alta densidad de ingeniería de alto impacto, posee una pieza móvil y ningún resorte metálico. La única pieza móvil es el conjunto del deflector y trípode, que descansa en la base y se sostiene suelto en su lugar mediante el soporte de la boquilla. La solución ingresa al oscilador por la base y sube por el molinete y por el inserto de la boquilla. El tamaño del inserto de la boquilla se selecciona según al caudal en particular.
Fig.16. Miniwobbler
A medida que la solución sale por el inserto de la boquilla a alta velocidad, golpea las ranuras curvas en el conjunto del deflector y trípode. Con la fuerza de la solución en las ranuras curvas, el conjunto de deflector y trípode que se sostiene suelto se balancea hacia adelante y hacia atrás (oscila) y gira al mismo tiempo. Este movimiento de oscilación y rotación crea todo un toldo circular uniforme de finas gotas de solución saliendo del oscilador. El área rociada puede alcanzar los 15 metros de diámetro, dependiendo de la presión y el caudal de solución
Super SprayCaracterísticas:
Extremadamente práctico para evaporar el exceso de agua. Construido de material termoplástico de ingeniería de alto impacto. No posee en su estructura partes metálicas. Utilizados primordialmente para soluciones de extracción de oro y plata. Sus partes no movibles tienen larga vida de duración. Posee deflector intercambiable para mejorar el ángulo de rociado. Rango de flujo desde 3.12 hasta 24.5 gpm (dependiendo del tamaño) Presión de soporte desde 10 hasta 040 psi.
Fig.17. Super Spray
Fog NozzleCaracterísticas:
Sin discos de choque u otras estructuras internas Gran eficacia de energía. Generación de una niebla de pulverización fina por impacto de un chorro lainar energético
sobre el pasador de choque. Conexión con rosca externa.
Propiedades de pulverización:
La niebla de pulverizado más fina de todas las toberas con presión propia. Elevado porcentaje de las gotitas en el margen de 25 – 400 µm. Ideal para la lucha contra el
polvo. Espectro de pulverización: niebla de pulverización en forma de cono. Angulo de pulverización: 90° Caudales: 0.153 hasta 30.3 L/min
Fig.18. Fog Nozzle
Fig.19. Riego por aspersión en un Pad de lixiviación
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8.2. Sistema de riego por goteoEl sistema de riego por goteo consiste de tuberías delgadas, fabricadas de un material de alta densidad, las cuales tienen emisores o goteros. Estos emisores son esencialmente un tubo hueco cuya pared exterior tiene un laberinto de pasajes y canales, llamado Camino tortuoso. Este laberinto está especialmente diseñado para mantener un flujo determinado a través de él, que sea poco sensible a las variaciones de presión, el lado exterior es envuelto por la manguera completando el gotero.Como la solución fluye a través del interior del gotero a una presión de 20 psi, solo algo de la solución logrará atravesar el camino tortuoso y saldrá hacia el exterior en forma de gota. Una seria de goteros, ubicados a intervalos establecidos en un sistema de tubería de polietileno, conectada a una línea troncal de solución distribuye el flujo de solución sobre la superficie del terreno.Estos sistemas aplican solución con caudales bajos por cada punto de emisión en los cuales se produce la disipación de una gran cantidad de energía por lo que el líquido sale gota a gota.Dentro de las ventajas que nos brinda el riego por goteo podemos mencionar las siguientes:
Nos ofrecen una operación de riego durante todo el año. Reduce la degradación química y las pérdidas de solución. Elimina el problema de vientos. Seguro para el medio ambiente. Elimina estanques, desbordamientos y canalizaciones. Fácil instalación, las líneas con goteros no se pegan o separan.
Las características principales que se deben tener presentes en la selección de una manguera de goteo son:
Diámetro interno de la manguera, espaciamientos entre goteros y flujo por gotero. Caudal uniforme y constante a lo largo de una línea de goteo. Poco sensible a las
variaciones de presión. Poca sensibilidad a las obturaciones. Uniformidad de funcionamiento de los goteros. Resistente a la manipulación y transporte. Resistente a la agresividad química y ambiental. Bajo costo. Estabilidad de relación caudal – presión a lo largo tiempo. Poca sensibilidad a los cambios de temperatura. Reducida pérdida de carga en el sistema de conexión.
El riego por goteo es recomendable cuando:
Disponibilidad escasa de solución. No existen sólidos suspendidos que puedan tapar los goteros. No existen riesgos de precipitación de sales presentes en la solución. Existe régimen de viento fuerte y permanente. Condiciones de temperaturas bajas, ya que pueden funcionar enterrados. En terrenos de superficie irregular, pero con emisores autocompensantes.
GoterosLos emisores son goteros en forma cilíndrica, diseñado con un laberinto largo y amplio para lograr un flujo turbulento que reduzca el riesgo de taponamiento. Se diseñó inicialmente para la irrigación agrícola, el emisor está hecho de un termoplástico de alta densidad y consta de dos partes:
El núcleo. Envoltura externa o manga
El núcleo es esencialmente un tubo hueco que en las paredes tiene una serie agujeros y ranuras. La envoltura es también un tubo hueco con un diámetro interno igual que el diámetro externo del núcleo. El núcleo va instalado dentro de la envoltura para formar el emisor completamente ensamblado. Una serie de emisores se ensamblan a intervalos establecidos en el tubo del emisor de polietileno y se dispersan sobre la superficie de la pila.A medida que la solución fluye por el núcleo del emisor a una presión de 20 psi parte de la solución pasa por la serie de orificios y ranuras llamada vía tortuosa de la pared del núcleo. La presión de la solución disminuye al nivel ambiente a medida que la solución pasa por la vía tortuosa. Un flujo pequeño de la solución sale del emisor por un espacio en el flange ubicado en el núcleo y en la envoltura.
Fig. 20: Esquema de un gotero
Los goteros pueden clasificarse en:Según su diseño y acabado:
Sellados Desmontables Con la tubería como carcasa Integrados
Según la configuración de los conductos de paso del líquido:
De conducto largo De laberinto De orificio Tipo vortex Autocompensantes Autolimpiantes
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Fig.21. Sistema de riego por goteo en un Pad de lixiviación
8. Operaciones en el Pad de lixiviación8.1. Designación de equipos
Los equipos que comprende el área de lixiviación tienen diversas funciones y tiene asignados códigos con los cuales podrán ser identificados.
Tabla N° 2. Equipos del área de lixiviación
ITEM DESCRIPCION
1 Bomba pregnant
2 Bomba pregnant (stand by)
3 Bomba de mayores eventos
4 Bomba de mayores eventos (stand by)
5 Bomba dosificadora de antiincrustante a bombas de poza pregnant
6 Bomba dosificadora de antiincrustante a bombas de poza de mayores eventos
7 Tanque de solución barren
8 Bomba de solución barren
9 Bomba de solución barren (stand by)
10 Bomba dosificadora de antiincrustante al tanque barren
11 Muestreador de solución de lixiviación
12 Flujómetro
8.2. Funciones y obligaciones del operador
Verificar el estado operativo de las bombas. Revisar la disponibilidad de energía eléctrica. Chequear el nivel de solución en las pozas antes del encendido de las bombas. Realizar el proceso de lixiviación de acuerdo a los procedimientos establecidos. Mantener el orden, limpieza y utilizar los implementos de seguridad.
8.3. Variables del proceso de lixiviación en pilasPara que la planta opere eficientemente, ciertas variables deben ser controladas cuidadosamente por el operador; estas variables incluyen parámetros de control del proceso tales como:
Flujo de riego de solución lixiviante al sistema de riego. Concentración de NaCN en la solución lixiviante para riego de la pila de lixiviación. Tasa de riego. pH
AdvertenciaEn caso de no tener un control en el flujo de solución lixiviante al sistema de riego por goteo se produciría un flujo alto el cual origina canalizaciones en la pila o un flujo bajo el cual incrementa el ciclo de lixiviación. Así mismo una tasa alta produce canalizaciones en la pila y una tasa baja disminuye la recuperación.Es importante controlar la concentración del NaCN en la solución lixiviante para el riego del pad. Una alta concentración de NaCN en la solución barren incrementaría el costo
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operacional innecesariamente y una concentración baja disminuiría notoriamente la recuperación. De no controlar el pH, se puede generar cantidades peligrosas de HCN y desprenderse de las soluciones de cianuro concentradas. Es necesario un pH mínimo de 10 para mantener el HCN a bajo nivel.
Métodos de control
Para controlar del flujo de ingreso de solución lixiviante se regulara mediante válvulas manuales tipo mariposa. El flujo total de ingreso al pad de lixiviación es suministrado por las bombas de solución barren.
Para el control de la concentración de NaCN en la solución lixiviante el operador deberá obtener una muestra de solución y realizar una titulación. Basándose en ese análisis, se ajustará el punto de referencia en el controlador de flujo de cianuro de sodio para aumentar o disminuir la cantidad de dosificación.
Para el control del pH el operador deberá monitorear continuamente la solución y avisar si hay algún cambio, para poder ajustar la cantidad de cal que se agrega al mineral.
8.4. Inspección pre-operacionalSe efectúa el chequeo pre-operacional de los siguientes equipos:
Chequeo pre-operacional de energía eléctrica. Chequeo pre-operacional del sistema de preparación de cianuro de sodio Chequeo pre-operacional del sistema de dosificación de anti-incrustante al tanque barren, poza
pregnant y poza de mayores eventos. Chequeo pre-operacional del sistema de de bombeo de solución lixiviante al pad de
lixiviación. Chequeo pre-operacional del sistema de bombeo de solución pregnant a la planta Merrill
Crowe. Cheque pre-operacional del sistema de bombeo de solución de la poza pregnant al
tanque barren. Chequeo pre-operacional del sistema de agua de proceso Chequeo pre-operacional del sistema de muestreo de soluciones.
8.5. Arranque del sistema de riego del Pad de lixiviación8.5.1. Puesta en marcha de un sistema de riego
La puesta en marcha de un sistema de riego se debe realizar cumpliendo las normas de seguridad, productividad y preservando el medio ambiente. Se deberá seguir el siguiente procedimiento para poner en marcha el sistema de riego:
Antes de iniciar el tendido de troncales y sub troncales de tuberías, el nivel de piso debe estar ripeado en cruz y toda el área debe encontrarse debidamente señalizada con conos de seguridad.
Se realizará una inspección del área, donde se tomarán las medidas de área de campo en m2 para tener luego la densidad de riego e instalar las troncales y sub- troncales además debe conocer la cantidad de material que se usará.
Se comunicará y coordinará con los operadores de tractores y volquetes que durante los trabajos de instalación del sistema de riego habrá en el área movimiento de personal con
equipos y materiales, esto para que ellos tomen las medidas de seguridad del caso.
Arranque de la bomba de solución lixiviante
La persona ejecutante de esta operación deberá ser el operador de lixiviación y el operador del cuarto de control supervisados por el jefe de guardia del área. En el tanque barren existirán 03 bombas, 02 estarán en operación y una en stand by, cada bomba contara con su respectivo conexionado de tuberías y válvulas. Seguir las indicaciones siguientes para el arranque de la bomba de solución lixiviante:
Verificar el nivel del tanque de solución barren y la posición de las válvulas. Deberá abrir completamente la válvula de ingreso de solución barren al tanque barren. Deberá abrir las válvulas de descarga del tanque barren. Asegúrese de que las válvulas de drenaje y purga estén cerradas. Verificar las válvulas de control de bomba deben estar correctamente instaladas. Deberá abrir las válvulas de descarga de las bombas de solución barren Las válvulas de los instrumentos (manómetros) deberán de estar abiertas. La línea de impulsión hacia el pad de lixiviación cuenta con una tubería de derivación
hacia el sumidero, dicha tubería cuenta con una válvula anticipadora de onda la cualprotegerá la tubería en caso de cambios drásticos en la presión causada por rápidoscambios en el caudal de fluido de la línea. Esto generalmente ocurrirá en corte súbito de energía.
Para que la válvula anticipadora de onda pueda trabajar sin problema se deberá tenercompletamente abierta la válvula.
Al ingreso del pad, la matriz principal será dividida en dos ramales para contornear el pad de lixiviación y en ciertos tramos irán instalados los respectivos manifolds antes
mencionado, para conectarse al sistema de riego. Se deberá realizar la verificación deválvulas en las líneas que entraran en operación.
Después de haber inspeccionado las tuberías y válvulas se procederá con el encendido de las bombas; para esto de deberá verificar que el tablero eléctrico este energizado y que el variador de velocidad este operativo y sin falla.
Desde el cuarto de control arrancar las bombas, verificar que no sobrepasen su corriente. Una vez encendida las bombas, ajustar la presión de bombeo usando las. Observar los
manómetros. Una vez encendida la bomba el operador de lixiviación, observara si es que la bomba
está operando de forma normal; es decir; sin fugas, ni ruidos extraños y sin sobrecalentamiento. Al mismo tiempo se debe revisar el circuito de succión y descarga, inspeccionar si las válvulas están trabajando correctamente.
Mediante el flujómetro y los variadores de velocidad de las bombas se establecerá el caudal de operación.ADVERTENCIA
Se debe controlar que las bombas funciones dentro de su curva. Esto se logrará mediante la manipulación del variador de velocidad o las válvulas que se ubican en la descarga de la bomba.
No deberá abrir ni cerrar las válvulas rápidamente. Las válvulas deben ser operadas lentamente. Aperturas o cierres violentos pueden causar daños al sistema de bombeo.
Fig.22. Pad de lixiviación
8.5.2. Procedimiento de parada de emergenciaUna emergencia en el proceso de lixiviación debería ser que una tubería o conexionado haya sufrido una rotura o esté goteando y requiere la parada inmediata de la bomba asociada.
Verificar posibles condiciones inseguras y corregirlas Determinar la causa de la parada de emergencia y cuál es su condición Inspeccionar el equipo involucrado en la emergencia Mantener comunicación permanente con las personas involucradas en la operación de la planta para
su corrección. Verificar los niveles de los tanques de solución no clarificada y del tanque barren. Verificar el direccionamiento de válvulas de las bombas seleccionadas que estaban operando
antes de la parada. Comunicar al operador de cuatro de control que se ha restablecido las condiciones de operatividad
de la planta. Si ha permanecido recirculando la solución pregnant a través de los filtros clarificadores, una
vez restablecido el flujo de operación, el operador de la planta Merrill & Crowe comunicará al operador de lixiviación para que pueda dar inicio al envío de solución a la planta entonces la solución pregnant no clarificada ingresará al tanque de solución no clarificada.
Fig. 8a. Circuito en dos etapas con aporte de 1 m3 de líquido por t de sólido seco.
Fig. 8b. Circuito de dos etapas con aporte de líquido de lavado de 200 m3/h.
TRATAMIENTO Y CONCENTRACIÓN
Fig. 8a. Circuito en dos etapas con aporte de 1 m3 de líquido por t de sólido seco. Fig. 8b. Circuito de dos etapas con aporte de líquido de lavado de 200 m3/h.
Ejemplos prácticos DE CCD
Para demostrar la aplicación del cálculo mostrado podríamos poner un ejemplo básico, basándonos en un circuito en dos etapas, con diferente aportación de agua, como el mostrado en las Figuras 8a y 8b.
Figura 8a.En la Figura 8a se ha supuesto un aporte de líquido de
1 m3 por tonelada de sólido seco, es decir, Fw = 1.El efecto de lavado de un circuito en dos etapas será:
y:
luego;
(W1 de la ecuación (7))
Figura 8b.La Figura 8b representa el mismo circuito, pero con un
aporte de líquido de lavado de 200 m3/h, es decir, Fw = 200/ 100 = 2.
Los factores de dilución serán:
Como puede apreciarse el efecto de lavado, duplicando el volumen de líquido es casi 3 veces mayor (21,22 7 ,38 = 2,88) y la recuperación de solubles aumenta de 92,32 a 97,36 por 100, si bien la eficacia del proceso disminuye desde 2,72 a 2,30, lo que indica que el líquido es aprovechado menos eficazmente, pues, como anteriormente se mencionaba, la mejor utilización del líquido se consigue introduciéndolo solamente en la última etapa.
El paso siguiente sería evaluar económicamente el coste de las dos alternativas propuestas, sopesando las ventajas de proceso frente a los incrementos de costes.
Figura 8c.La Figura 8c refleja el mismo circuito de la Figura 8b,
pero introduciendo el líquido repartido entre las dos etapas. El cálculo sería como sigue:
D1 = 3,51; D2 = 2,24
Fig. 8c. Circuito en dos etapas con aporte del líquido entre las dos etapas
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(El cálculo de W1 es diferente)
Como se ve claramente, la eficacia de lavado cae bruscamente lo mismo que el efecto de lavado y la recuperación de solubles, aún a pesar de haber empleado el mismo volumen de líquido de lavado, es decir, esta última alternativa presenta un bajo aprovechamiento del mismo.
Por último, cabría considerar otra alternativa más al ejemplo presentado.
Figura 9
El proceso se realiza en tres etapas, pero sin incrementar el líquido de lavado, es decir, manteniéndolo en 200 m3/h como en las Figuras 8b y 8c.
Puede apreciarse que el efecto de lavado se incrementa tremendamente desde 21,22 a 112,91, es decir, 5,32 veces
y como la eficiencia de lavado sube a 5,31 desde 2,30, es decir 2,31 veces, lo que induciría claramente a inclinarse por un circuito en 3 etapas.
Cabría, igualmente, la posibilidad de reducir el volumen de líquido (si este fuese escaso o de coste elevado) con un circuito en 3 etapas, y seguir manteniendo los resultados alcanzados en el circuito de la Figura 8b.
Resumen
Por supuesto, los cálculos y ejemplos desarrollados tan sólo cubren un pequeño espectro de aplicaciones y se han centrado a circuitos en los cuales, por un lado, el liquido de lavado no presenta contenido de solubles (al menos solubles de la misma naturaleza que los contenidos en la alimentación); por otro, adicionando el líquido solamente en la última etapa.
Como se manifestó anteriormente el cálculo de estos circuitos, especialmente cuando existe el tipo de variantes antes citado, se vuelve muy complejo y su explicación rebasaría los limites de un simple artículo.
De cualquier modo, los cálculos expuestos pueden cubrir una gran mayoría de las aplicaciones más usuales y permitirán al técnico no muy familiarizado con estos procesos en contracorriente realizar las estimaciones, necesarias a veces, para establecer la rentabilidad de estos circuitos.
Bibliografía
1. Prof. Dr. H. Trawinski. Gegenstromwaschung von Eingedickten suspensionen bei anwendung Weiderholter verdünnung und trennung durch sedimentation. Verfanhrenstechnik, januar 1974.
2. Prof. Dr. H. Trawinski. Gegenstromwaschung von laugungsprodukten in eindickern und hydrozyklonen einschliesslich des mathematischen Kalküls. Aufbereitungs-Technik. Jahrgang 18 (1977). Heft 8.
3. Juhani Haarti. Proceso de lavado en una separación sólido-líquido. Rocas y minerales, mayo 1987.
4. J.L. Bouso. Aplicaciones de hidrociclones. Rocas y minerales, octubre 1986.
5. Norman L. Keiss. SME Mineral Processing Handbook. Sociely of Mining Engineers.
6. P. Somasundaran. Advances in Mineral Processing. Society of Mining Engineers.
7. Prof. Dr. H. Trawinski. Comunicaciones personales. Enero 1976, julio 1977.
Fig. 9. Circuito de tres etapas con aporte de 200 m3/h de líquido de lavado.