Sistemas de aireación en pilas de lixiviación

El agotamiento de yacimientos superficiales de cobre, los cuales están fuertemente asociados a menas de cobre solubles en medio ácido, ha incrementado la búsqueda de la rentabilidad operacional mediante el procesamiento de yacimientos cupríferos subterráneos pertinentes a sulfuros primarios y secundarios, lo cuales son inertes a los procesos típicos de disolución química. Esto ha potenciado la investigación y desarrollo de alternativas a la lixiviación convencional con el objetivo de evitar el desuso de las plantas hidrometalúrgicas, las cuales presentan claras ventajas medioambientales y económicas respecto a las plantas pirometalúrgicas.

Un ejemplo de ello, son los procesos de disolución electroquímica, que dependen de un intercambio de electrones mediante reacciones redox para recuperar la especie de valor.

Los principales métodos de lixiviación utilizados para la obtención del elemento de interés desde minerales sulfurados de cobre son la lixiviación en medio cloruro y de forma secundaria la biolixiviación, en estos procesos la presencia de un agente oxidante como el oxígeno es de gran importancia para conseguir la disolución del ion cúprico, ya que para el caso de la lixiviación clorurada este permite desfavorecer la formación de especies sólidas como el CuCl inhibiendo de esta forma las pérdidas por precipitación.

No obstante, el oxígeno que ingresa al lecho de la pila, lo hace en forma de oxígeno disuelto en la solución lixiviante que fluye a través del lecho o por mecanismos de difusión molecular, lo cual para las necesidades de la operación constituye una concentración pobre de oxígeno en el proceso, perjudicando el posterior beneficio económico al disminuir la eficiencia en la recuperación.

Por tanto, si no se cuenta con una adecuada concentración de oxígeno en el sistema de lixiviación, fácilmente podría no lograrse la oxidación total del material de interés tratado, lo que se traduce en una disminución significativa de la extracción de cobre de la pila. Luego, resulta indispensable asegurar la presencia de oxígeno en el lecho para optimizar el proceso productivo.

Dependiendo de las características y necesidades operacionales de la pila de lixiviación que se está empleando, el suministro de oxígeno puede ser realizado por mecanismos de convección forzada por medio de la implementación de una red de tuberías de inyección ubicadas aproximadamente a un metro sobre la base del pad, aunque, dependiendo del sistema de drenaje empleado en la pila, la recomendación será ubicar el sistema de aireación por sobre el nivel freático basal para evitar posibles obstrucciones. 

La red de suministro permite la distribución homogénea de aire a baja presión haciendo uso de sopladores, luego los emisores puntuales de las tuberías generan un flujo de aire ascendente que contacta con el lecho. Sin embargo, si las dimensiones de las pilas exceden las capacidades de los aireadores, la inyección de aire se realiza mediante mecanismos de convección natural a través de las tuberías.

Para realizar un correcto diseño del sistema de aireación se requiere conocer parámetros como la conductividad hidráulica y neumática de la pila, lo cual permite entender el comportamiento de la microestructura, conectividad de los poros y tortuosidad del lecho.

Esta información, en adición a la tasa de riego, posibilita la estimación de la saturación líquida de la pila al entrar en contacto con el lecho, esto a su vez permite obtener una relación de conductividad respecto al aire que finalmente se traduce en la determinación de la presión de aire en el emisor necesaria para obtener el flujo de oxígeno requerido en el proceso.  

Dicho lo anterior, disponer de un apropiado sistema de aireación en la pila de lixiviación permite asegurar la concentración de oxígeno en el lecho, lo que conlleva a la presencia de un ambiente oxidante tal que inhibe la pérdida de material valioso a causa de la resistencia a la disolución ácida inherente en los minerales sulfurados de cobre.

Esto favorece la cinética de disolución durante los primeros meses de recuperación, permitiendo obtener recuperaciones de cobre superiores, garantizando el desempeño técnico-operacional del proceso y, por tanto, generando producto de mejor calidad en las etapas subsiguientes de la planta. 

Guillermo Kelly

guillermo.kelly@chking.cl

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