Diseño conceptual para el procesamiento de relaves de pequeña y mediana minería mediante procesos físicos e hidrometalúrgicos de concentración

Abstract

El objetivo principal de esta memoria de título es proponer y estudiar un diseño conceptual de los aspectos técnicos preliminares de dimensionamiento de una planta de procesamiento de relaves perteneciente a la pequeña-mediana minería chilena. La metodología para desarrollar el estudio conceptual de la planta de proceso involucra 3 etapas. La primera, consistió en elegir entre opciones de tratamiento tanto para cobre y hierro, utilizando información de caracterización del relave, representada por análisis químico, granulométrico y mineralógico. En la siguiente etapa, se da forma a la propuesta de aumento de valor mediante el análisis de alternativas obtenidas con anterioridad, sustentando las elecciones también con lo expuesto en pruebas a escala laboratorio y de pilotaje. La última etapa involucra un estudio técnico conceptual del circuito propuesto considerando uno base para línea de proceso del cobre donde se contrasta con un escenario mejorado y se plantean estrategias de dimensionamiento preliminar. Los resultados indican que el mejor escenario está compuesto de separación magnética, lixiviación, cementación y cloración. La separación física como primera etapa permite generar una corriente rica en cobre (diferenciada de una magnética) y reducir el volumen de relave que va a lixiviación. Mientras que para obtener un pre-concentrado de hierro de ley mayor al 60% es necesario incorporar dos nuevas separaciones magnéticas, donde las especies que aportan a dicha ley son magnetita y hematita. La planta procesa 1.111 ton/día, con 726 ton/día como flujo de entrada a lixiviación, cuya operación es tipo discontinua con 25 ciclos al día y consumo de 29.500 L de solución por ciclo. La ley de cabeza de cobre total se encuentra entre 0,36% a 0,47% aportada por especies tipo óxidos y calcopirita, un P80 de ~240 µm y una recuperación de la etapa entre 50 a 80%. En la cementación se tratan ~30 m3 en 4 equipos conectados en líneas independientes (en paralelo), con un consumo de chatarra de hierro entre 0,9 a 1,4 ton. La cloración como etapa que mejora la recuperación en lixiviación por la producción de férrico procesa hasta 43 m3 en 6 equipos operando en líneas paralelas, generando una concentración de Fe3+ por ciclo de 3,4 a 4,6 g/L, con 12 ciclos al día y una presión de cloro de 0,6 atm. La concentración de Fe2+ generada en un día de operación es de 35 g/L, mientras que la de ion clorurado remanente es de ~4 g/L en cada recirculación de la solución del proceso cuyo valor es la mitad del volumen de solución en cloración, lo que permite dos cosas, primero reutilizar la solución para lixiviar durante aproximadamente un día de operación de la planta previo a que precipite FeCl2 y requerir un make-up de un ~30 % de agua fresca a cada ciclo de lixiviación. La producción de la planta al día es entre 0,8 a 1,6 ton de cemento de cobre y 16,1 a 31,5 ton/h de concentrado de hierro. Se concluye que esta propuesta es optimizada y que hay aspectos que coinciden con la revisión de la literatura tales como el pH ácido de 1,5 en lixiviación, de 2 a 3 en cementación para potenciar la electroquímica de la reacción principal cuyo potencial teórico puede ir -100 a 350 mV y que se pueden alcanzar cinéticas de más rápidas y mejores recuperaciones utilizando medio clorurado.