Evaluación de factibilidad técnico-ambiental de una planta de extracción de tierras raras en Chile

Abstract

El presente trabajo de título tuvo como objetivo realizar una evaluación técnica y ambiental, a nivel de prefactibilidad, de una planta de extracción de tierras raras en Chile. Para ello se llevó a cabo una revisión del estado del arte de las tecnologías utilizadas en el procesamiento de los distintos minerales de tierras raras, escogiendo el mineral de tipo arcilloso como fuente de los elementos, debido a la presencia de estos yacimientos en Chile y su alto contenido de tierras raras de tipo pesadas. El proceso analizado se encuentra basado en lixiviación en reactores y extraccion por solvente para purificación y separación de los elementos de interés. Se fijó una producción anual de 2.500 toneladas de óxidos de tierras raras, en una operación continua de 96 horas semanales, obteniendo 3 productos comercializables de mezclas de óxidos de tierras raras: uno de tipo ligero con contenido importante de lantano y neodimio, otro con alto contenido de itrio y el último del tipo pesado con alto contenido de disprosio e iterbio. Para alcanzar la producción fijada, se requieren procesar 220 [t h-1] de mineral arcilloso con 0,3% en peso de elementos de tierras raras. Se dimensionaron los equipos requeridos según el proceso planteado, el cual incluye dos reactores de lixiviación de 280 m3, 24 mezcladores-decantadores para 2 etapas de extracción por solventes junto a sus etapas de reextracción (con volúmenes de 8 a 46 m3 para los mezcladores y 4,5 a 9,5 m3 para los decantadores), 5 reactores de precipitación (con volúmenes de 20 a 50 m3), 5 hornos de calcinación (con largos de 28 a 54 m y diámetros internos de 0,85 a 1,6 m), 5 filtros de tipo rotatorio (con diámetros entre 4 y 9,5 m y áreas de filtrado de 10 a 70 m2), y las bombas necesarias para realizar el transporte de líquidos en el proceso. De los resultados de diseño obtenidos se observó que en etapas posteriores de ingeniería se debe optimizar el uso de recursos hídricos en el proceso, el cual presenta según las tecnologías escogidas una demanda aproximada de 600 t h-1 de agua, además de un estudio de la integración energética del proceso para disminuir el consumo actual de 50,2 GJ para la producción de una tonelada de óxidos de tierras raras. Considerando el inherente impacto ambiental reportado para este tipo de minería, se realizó una inspección de la normativa ambiental asociada a esta, concluyendo la pertinencia de un estudio de impacto ambiental junto a la selección de variables y parámetros relevantes en las etapas de construcción y operación del proyecto, como por ejemplo composición de los residuos, su temperatura y pH. Con respecto a lo anterior, se determinó que los residuos líquidos de la planta requieren un pretratamiento antes de su descarga para asegurar que se cumplan las normas establecidas referentes a contaminantes, pH y temperatura. Además, las emisiones gaseosas requieren ser tratadas en un reactor catalítico que aseguren un baja emisión de monóxido de carbono, para cumplir la norma chilena y prevenir impactos en la salud de personas vinculadas a la planta.