Cap 4 Tec Sal Y Yodo 1m73x

TECNOLOGIA DEL SALITRE Y YODO CAPITULO 4 PARTE I EXTRACCION Y LIXIVIACION DEL CALICHE PROFESOR: XIMENA VELOSO V. UNIVERSIDAD ARTURO PRAT IQUIQUE-CHILE

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4.1 DIAGRAMA DE FLUJO

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4.2 ETAPAS COMUNES EN SALITRE Y YODO 

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Tanto para la obtención de yodo y nitrato se utilizan las mismas etapas de explotación minera y lixiviación. Mina Mineral: caliche Ley de corte: 5% NaNO3 Ley media: 7 – 8% NaNO3 Sistema de explotación: rajo abierto

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4.2 ETAPAS COMUNES EN SALITRE Y YODO Ley de corte: Corresponde a la ley más baja que puede tener un cuerpo mineralizado para ser extraído con beneficio económico. Todo material con contenido del elemento de interés sobre la ley de corte se clasifica como mineral y es enviado a planta para ser procesado. El resto con contenido más bajo se considera estéril o lastre y se envía a botaderos. 4

4.3 PROCESOS DE EXPLOTACION MINERA

Se pueden dividir las actividades de la mina en las siguientes operaciones: Exploración Perforación Tronadura Carguío Transporte

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4.3.1 EXPLORACION Es saber que se tiene en un yacimiento, también en la industria salitrera se llama “cateo”. Aquí se cuantifican las reservas. Se hacen perforaciones de 3 a 5 m de profundidad y se toman muestras que se envían a análisis químico. Con estos datos y con criterios económicos como la ley de corte se realiza el plan de explotación de la mina.

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4.3.2 PERFORACION Y TRONADURA Para el material “virgen” se prepara el terreno, que consiste en eliminar el estéril (generalmente chusca) para lo cual se utilizan bulldozer. Se realiza la perforación con diámetros de 6 pulg (15,24 cm) y profundidades de 2 a 5 m. Luego se cargan los tiros con Anfo.

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4.3.2 PERFORACION Y TRONADURA

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4.3.2 PERFORACION Y TRONADURA Para el material de “repaso” esta operación no se realiza. El repaso corresponde a material descartado en la explotación de las antiguas oficinas salitreras, el cual por sus características de “baja ley” (en aquellos años) se desechó y quedó removido en la pampa. 9

4.3.3 CARGUIO Y TRANSPORTE El material a “beneficiar” debe ser trasladado al sector de preparación mecánica o lixiviación en pilas según corresponda. Para el carguío del caliche se utilizan equipos tales como: palas mecánicas y/o cargadores frontales. El transporte se realiza según la distancia y volumen de material a mover, se usa ferrocarril, camiones mineros de 40 a 100 ton y camiones convencionales de 20 a 30 ton. 10

4.4 LIXIVIACION

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

La lixiviación es el retiro de una fracción soluble, en forma de solución, desde una fase sólida permeable. El mecanismo de la lixiviación puede incluir una disolución física simple o la disolución facilitada por una reacción química. Son parámetros importantes en un proceso de lixiviación: Velocidad de transporte del disolvente en el material Reacción química que ocurre (selectividad) 11

4.4 LIXIVIACION

  

 

Superficie de o Tamaño de las partículas Temperatura Existen básicamente dos formas de lixiviar. Percolación (in situ, bateas, pilas) Agitación En la industria del salitre y yodo se utiliza la lixiviación en bateas y mayoritariamente la lixiviación en pilas.

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4.4.1 LIXIVIACION EN BATEAS Este tipo de lixiviación se utiliza en algunas de las plantas de Soquimich y en general ha sido desplazada por el sistema de lixiviación en pila. El proceso incluye una etapa de reducción de tamaño y luego la lixiviación en batea por inundación. El material proveniente de la mina ingresa a un sistema de reducción de tamaño en tres etapas con chancadores (1° Mandíbulas, 2° Giratorio, 3° Conos).

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4.4.1 LIXIVIACION EN BATEAS El material de mina llega con una granulometría máxima de 8 a 10”, la cual es controlada con explosivos. El producto final es 100% -½”, con un tamaño mínimo de #20 Tyler (850 µm). Del total de material alimentado se descarta entre un 23 y 25% por finos (polvo, fino de pampa)

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4.4.1 LIXIVIACION EN BATEAS

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4.4.1 LIXIVIACION EN BATEA El caliche se carga mediante correas transportadoras en grandes estanques de concreto (cachuchos). En Pedro de Valdivia tienen 10 unidades con capacidad de 7.500 ton cada uno. Solución lixiviante: agua y soluciones débiles Temperatura: 40 °C Solución de alimentación: 60 gpl nitrato Solución de salida: 300 gpl nitrato 16

4.4.1 LIXIVIACION EN BATEA Material descarte (caliche lixiviado, ripio): 0,6% de NaNO3 (botadero de ripios) Tiempo de residencia: 11 días (en promedio) Recuperación: Nitrato 92% aprox. Yodo 75% aprox. Los cachuchos están conectados entre sí, mediante un sistema de bombas, válvulas y cañerías. 17

4.4.2 LIXIVIACION EN PILAS

Este tipo de lixiviación se utiliza actualmente mayoritariamente en toda la industria salitrera y ha desplazado a la lixiviación en batea por sus menores costos de inversión y operación, situación que en una evaluación de largo plazo, supera el efecto negativo de una menor recuperación metalúrgica. 18

4.4.2 LIXIVIACION EN PILAS Construcción de pilas *Elección del lugar: aspectos a considerar - Mínimo volumen de material de corte y relleno (superficie más o menos plana) - Distancia al frente de carguío *Nivelación: se debe dejar el terreno con pendiente (longitudinal y transversal) para escurrimiento natural de las soluciones. *Impermeabilización: superficie es cubierta con carpetas de HDPE (polietileno de alta densidad) o PVC (cloruro de polivinilo), con espesor entre 0,5 y 1 mm. 19

4.4.2 LIXIVIACION EN PILAS Tamaño de las pilas depende de criterios de diseño como: - Granulometría del material - Forma de riego Operación *Solución lixiviante: agua a temperatura ambiente y solución descarte *Tasa de riego: típicas entre 1,2 y 1,8 lt/m2/hr *Cantidad de agua: 0,8 – 1,0 m3/ton mineral

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4.4.2 LIXIVIACION EN PILAS *Vida útil pilas: 6 meses *Recuperación global del sistema: del orden del 75%. *Sistemas de riego: por aspersores, por goteo, con microaspersores. Las diferencias en el uso radica en la mayor o menor mantención que se debe tener, de manera que no se formen pozas, las que provocan canalizaciones, y en consecuencia menor eficiencia. Cada sistema tiene ventajas y desventajas. 21

4.4.2 LIXIVIACION EN PILAS *Riego por goteo: sistema que tiene menor pérdida de agua por evaporación y arrastre de agua por el viento. Sistema con mayor posibilidad de canalizaciones. Requiere de un continuo cuidado (cambio de ubicación de los puntos de riego). *Riego con aspersores y microaspersores: ventajas por menor formación de canalizaciones, riego es más parejo. Mayor evaporación y arrastre por el viento. 22

4.4.2 LIXIVIACION EN PILAS Las pilas pueden ser dinámicas o removibles, también llamadas “on-off”, en las que el ripio se remueve, se envía a botadero después de la lixiviación y la base de la pila se puede reutilizar. O las pilas pueden ser permanentes o estáticas, en que las nuevas pilas se cargan sobre las anteriores, aprovechando o no la impermeabilización existente. La tendencia actual es usar pilas permanentes, para evitar los costos asociados a los movimientos de materiales residuales. 23

4.4.2 LIXIVIACION EN PILAS Dimensiones aproximadas de las pilas Ancho de la corona = 90 m Largo de la corona = 350 m Ancho de la base = 120 m Largo de la base = 400 m Altura = 4 m Pendiente longitudinal = 1% Pendiente transversal = 2 - 2,5% Densidad aparente caliche = 1,3 – 1,8 ton/m3 24

4.4.3 DISEÑO DE PILAS 

Geométricamente la pila tiene la forma de una pirámide truncada, de base rectangular.

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4.4.3 DISEÑO DE PILAS 

El volumen geométrico de una pila está dado por:

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donde H = altura de la pila A = ancho de la base de la pila a = ancho de la corona de la pila B = largo de la base de la pila b = largo de la corona de la pila 26

4.4.3 DISEÑO DE PILAS 

Los elementos que conforman la pila son la corona, la base y cuatro taludes.

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El talud forma con la horizontal un ángulo θ que corresponde al ángulo de reposo del material.

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4.4.3 DISEÑO DE PILAS 

El ángulo de reposo se puede calcular con la función tangente:

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4.4.3 DISEÑO DE PILAS Para determinar el flujo de riego a partir de la tasa de riego, se debe conocer el área de riego. Para ello se utiliza el área media de riego Am que se determina a partir del cálculo de las medianas de la pirámide truncada.

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4.4.4 CICLOS DE LAS PILAS Pilas de impregnación: son las que no han percolado, dichas pilas son entregadas por el área de mina y se empiezan a tratar con agua. El proceso de impregnar la pila nueva toma unos 15 a 18 días antes de reventar. Pilas de cabeza: son las que aportan concentraciones mayores de 750 ppm de yodato. Estas pilas son las que entregan básicamente la mayor porción de yodato aportado por el área de lixiviación. Son las que sostienen la concentración de yodato que ingresa a la planta química.

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4.4.4 CICLOS DE LAS PILAS Pilas intermedias: son aquellas en la que sus concentraciones fluctúan entre 750 a 400 ppm de yodato (IO3-). Estas pilas cumplen dos funciones, primero sostener la concentración de la solución que ingresa a la planta química y también ayudan a mantener el caudal hacia las piscinas. Pilas de cola: son aquellas que entregan concentraciones entre los 400 y 150 ppm de IO3- . Su función principal es aportar caudal y sostener la continuidad del proceso. 31

4.4.4 CICLOS DE LAS PILAS Pilas en estruje: estas pilas ya no se riegan y se dejan un tiempo para recuperar la mayor cantidad de solución. Las soluciones generadas por las pilas caen a canaletas cubiertas con carpetas que bordean la pila, como la base de la pila tiene una determinada pendiente dicha solución avanza con un caudal movido por la fuerza de gravedad.

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4.5 COMPARACION DE LOS PROCESOS Item Tiempo residencia Recuperación Flexibilidad Inversión

Batea

Pilas

11 – 14 dias

180 días

90% Sistema rígido

Bateas. Sistemas riego. Sistema de carga y descarga Costo operación Mayor consumo energía por conminución y calentamiento soluciones Capital de Equivalente a un mes de trabajo operación

75% Sistema dinámico Sistemas de riego

Menor consumo energía

Equivalente a 6 meses de 33 operación

4.6 COMPARACION OPERACION LIXIVIACION Item Solución Lixiviante Temperatura

Lix en Batea Mezcla agua fresca y descarte planta 40 °C

Lix en Pilas Agua y descarte planta

Sistema de irrigación Sistema de riego

Duchas Contracorriente con recirculación en las últimas etapas

En una etapa, sin recirculación

Tamaño partículas Solución Alimentación – Solución salida

100% -½”

Desde µm a m

60 – 250 gr/lt NaNO3

0 – 100 gr/lt NaNO3

Temperatura ambiente Goteros y aspersores

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