PROCEDIMIENTO PARA AUMENTAR EL % DE SóLIDO DE MINERALES LIMONíTICOS Y ARCILLOSOS EN PULPAS DE ALIMENTACIóN A LAS AUTOCLAVES, EN EL PROCESO DE LIXIVIACIóN ACIDA A PRESIóN.

DESCRIPCIóN Esta invención se relaciona con Ia hidrometalúrgia no ferrosa y en particular, con Ia producción directa de pulpas acuosas de minerales con contenido de Ni+Co, previo a Ia alimentación a las auto claves del proceso de lixiviación acida a presión. Es aplicable para todo tipo de mineral del tipo limonítico, nontronítico, esmectíticos, laterítico, y a minerales donde el contenido de arcilla, serpentina y otros minerales varían en un rango amplio de 2 hasta 60 % y el contenido de magnesio entre 0.1 y 8.0%.

Se describe un novedoso método para preparar pulpas con alto % de sólido (47-52) ,en dependencia del tipo de mineral , Io que Ie confiere a Ia pulpa características especiales, con buena fluidez y viscosidad para el bombeo. Donde se aplica Ia desagregación sin aditivos para minerales limoníticos, mientras que para los minerales del tipo nontroníticos, esmetctíticos, lateríticos se aplica Ia desagregación con Ia adición de aditivos.

La preparación directa de pulpas con alto % de sólidos (39-41) % de sólidos para pulpas de minerales nontroníticos, (33-35%) para minerales arcillosos y de 45-47% para , minerales limoníticos) puede realizarse . Sin embargo, no siempre se logran estas concentraciones " dadas las características reológicas de las pulpas de mineral procesado. 'El proceso .actual dispone de una planta para Ia preparación de pulpas con 20-25% de sólidos y varios sedimentadotes para espesar Ia pulpas, previo a Ia alimentación a los sedimentadotes. Como el proceso de lixiviación a alta presión requiere pulpas con alto % de sólidos para minimizar Ia inversión de las autoclaves, para lograr un aumento de Ia producción de Ni+Co se hace necesario incrementar el número de sedimentadotes con un alto costo capital, que para una planta de más de 40- 45000 t de Ni+Co, no se hace práctico por el área que ocuparía.

Existe un número considerable de documentos, tesis, patentes, referentes a Ia floculación y a Ia decantación de las pulpa minerales así como en el del tratamiento de los minerales. Sin embargo, Ia aplicación estricta de los procedimientos así descritos a los minerales niquelíferos oxidados gamieríticos se traduce o bien en una total ineficacia o bien en un costo de realización prohibitivo. En Ia patente de invención francesa 2 320 781. Esta patente describe un método de floculación, que consiste en añadir 1500 g/Ts de floculante, después de haber llevado el pH a un valor de 6,7. Las pulpas así floculadas se decantan muy lentamente, puesto que Ia superficie necesaria de decantación, calculada según el método de Kyrtch Roberts, es del orden de 45 a 46 m2/Ts/h, doblándose entonces Ia concentración de los subversos, pulpa espesa, puesto que pasan de 10

% de materia seca a 20% Io de materia seca por kilogramo de pulpa. Un procedimiento de este género es inaplicable económicamente y genera costos de floculante muy elevados y enormes superficies de decantador,

La tecnología usada en Ia planta de Níquel de Murrin Murrin, Australia opera con mineral nontronítico en una planta de preparación directa de pulpa a Ia temperatura de ebullición alcanzando una pulpa producto con 39-41% de sólidos, cuando Ia planta puede procesar de 43 a 45% ele sólidos, Io que limita Ia producción de níquel y cobalto.

Los minerales del yacimiento de San Felipe, en Cuba tiene un contenido de arcilla de 45 a 60%, siendo los minerales principales del tipo smectíticos. Los ensayos realizados de sedimentación demostraron que sólo se podía alcanzar un 28% de sólidos y por preparación directa usando agua un 37 a 39% de sólidos y con agua hipersalina 33% de sólidos, esto conlleva a disponer una planta más grande de autoclaves, Con Ia aplicación de Ia invención propuesta se logra preparar pulpas estables con alto porciento de sólidos (45-47) , lográndose un aumento del % de sólidos hasta valores(47-52) no alcanzados antes en el estado de Ia técnica ,al añadir aditivos a Ia pulpa en el proceso de desagregación ,1o que conlleva a un mejoramiento en las características de las pulpas al convertirlas en pulpas mucho mas fluidas y con buena viscosidad para el bombeo , cuando se emplean minerales con contenido de níquel y cobalto del tipo laterítico, nontroníticos, limoníticos y arcillosos.

De esta forma Ia invención tiene como objetivo principal, preparar pulpas con alto % de sólidos (45-47) empleando el tambor desagregador y el aumento de ese % de sólido (47-52) en correspondencia con las características del mineral y el aditivo utilizado, Io que conlleva a un aumento en Ia producción de Ni+Co al procesar mas mineral, en los procesos clásicos de lixiviación acida a alta presión, donde no es posible instalar nuevos sedimentadotes Io que permite disminuir de forma significativa Ia invención.

Otro objetivo es Ia preparación directa de pulpas con 45-47 % de sólidos que sean estables y con buena fluidez, sometiendo Ia pulpa al proceso de desagregación solamente, mediante el empleo de un tambor desagregador (molino de bolas o barras), el cual contiene dimensiones, velocidad de rotación y una carga adecuada para evitar Ia molienda del rechazo o material no deseado, en función de Ia composición mineralógica del tipo de mineral procesado.

Un tercer objetivo es aumentar el % sólido de Ia pulpa hasta valores entre 46-52 %, utilizando Ia variante A, sometiendo Ia pulpa al proceso de desagregación con Ia adición de aditivos , que en

este caso son sales metálicas en solución acuosa , como el AL ₂ (SO ₄ ) ^" ₃ H ₂ SO ₄ ^' , MnSO ₄ H ₂ SO ₄ en cantidades equivalente ,1o que conlleva a obtener pulpas con una viscosidad adecuada para el bombeo.

Un tercer objetivo es aumentar el % de sólido, hasta valores (46-52%) utilizando Ia variante B, donde Ia pulpa es sometida al proceso de desagregación con Ia adición de un aditivo obtenido como subproducto del propio proceso de lixiviación dentro los cuales se encuentran: Ia ACLIX ( limonita lixiviada mas ácido sulfúrico ) ; (WL) licor residual de Ia precipitación de Ni+Co; (ACWA) ácido sulfúrico + WL y el (ACTAIL) licor ácido de sulfato férrico , resultante de Ia lixiviación de las colas del propio proceso de lixiviación acida de las limonita. Un ultimo objetivo Io constituye Ia aplicación de este procedimiento con sus variantes para aumentar Ia producción de Ni+Co en procesos de lixiviación acida a presión donde no es posible instalar nuevos sedimentadores , Io que permite disminuir de forma significativa Ia inversión. La novedad de de Ia invención esta dada por el cambio favorable que ocurre en las características reológicas de Ia pulpa, cuando es sometida al proceso de desagregación que ocurre en un tambor (molino de bolas o barras ), con ayuda de un elemento de desagregación el cual suministra una energía unitaria baja, en tiempo de 1-60 minutos con agitación controlada (30-50 rpm) Io que permite obtener pulpas estables , también constituye una novedad el aumento del % de sólido que se produce en Ia pulpa después de Ia desagregación, cuando se añade cualquiera de los aditivos empleados en las dos variantes, Io que también provoca un cambio favorable en las características reológicas de Ia pulpa, sin un impacto apreciable en Ia mineralogía del mineral, permitiendo finalmente obtener pulpas bombeables, que se clasifican eficientemente, con alto porciento de sólido (46-50), buna fluidez y viscosidad, reportando un rechazo con bajo contenido del mineral producto. La preparación directa de pulpas con alto % de sólidos se pude implantar de dos formas siguientes:

1. Realizando Ia preparación directa de Ia pulpa en un tambor desagregador con el suministro de energía unitaria controlada sin el aditivo, para el caso de minerales limoníticos.

2. Realizando Ia preparación directa de Ia pulpa en un tambor desagregador con el suministro de energía unitaria controlada y Ia adición de un aditivo seleccionado del grupo de los descritos en Ia invención, para el caso de minerales nontronítico, esmectíticos, laterítico y minerales donde el contenido de arcilla, serpentina y otros minerales varían en un rango amplio de 2 hasta 60 % y el contenido de magnesio entre 0.1 y 8.0%. De esta manera se logra un incremento de 3 a 5 % de sólidos en los procesos de lixiviación acida

además se obtienen pulpas estables, con buna fluidez y viscosidad para el bombeo, reportando un rechazo con bajo contenido del mineral producto.

Proceso 1 :AI tambor desagregador ( molino de bolas o barras ) de una capacidad de 5 litros con una carga de 1-8 barras, se Ie añade 1kg de mineral y Ia cantidad de agua necesaria para tener una pulpa de 45 a 47 % de sólido. Se agita a una velocidad 30-50 rpm . durante un tiempo de 10- 30 minutos, se extrae Ia pulpa del tambor y se clasifica bajo 1mm , Ia pulpa obtenida mantiene Ia misma densidad y adquiere características espaciales como una viscosidad (60-200) y buna fluidez para el bombeo , hacia las autoclaves del proceso de lixiviación acida. Proceso 2: Al tambor desagregador ( molino de bolas o barras ) de una capacidad de 5 litros con una carga de 1-8 barras, se Ie añade 1kg de mineral, una cantidad de agua o WL( licor residual de Ia precipitación de Ni+Co), necesario para tener una pulpa de 45 a 47 % de sólido y un aditivo seleccionado del grupo de los descrito en Ia invención. Se agita a una velocidad 30-50 rpm durante un tiempo de 1-60 minutos, se extrae Ia pulpa y se clasifica bajo (- 1mm) y se determina el % de sólido por secado. La pulpa obtenida reportó un aumento de 47-52 % de sólido, un rechazo de 1-4% , una viscosidad de 60-180 Pa y buna fluidez para el bombeo, hacia las autoclaves del proceso de lixiviación acida.

Clasificación y dosificación de los aditivos que se emplearon en el proceso 2 . Tabla r

Ventajas de Ia invención.

Las ventajas de Ia invención está dada por Ia preparación directa de pulpas bombeables con alto porciento de sólido (45-52%), Io que representa un aumento en Ia producción de Ni +Co , lográndose un incremento de 3-5 % de sólidos, al procesar mayor cantidad de mineral.

Se logra Ia reducción de Ia inversión capital en un 10-12% al no utilizar sedimentadores en Ia tecnología de lixiviación acida a presión .

Otra ventaja es que el procedimiento es de implantación sencilla, aplicable para todo tipo de mineral con contenido de Ni+ Co del tipo limonítico, nontronítico, esmectíticos, laterítico, y a minerales donde el contenido de arcilla, serpentina y otros minerales varían en un rango amplio de 2 hasta 60 % y el contenido de magnesio entre 0.1 y 8.0% , además en dependencia de las características del mineral los parámetros óptimos se ajustan en pruebas a escala piloto dentro de los rangos establecidos por el método.

Se considera también ventajoso el cambio favorable que ocurre en las características reologías de Ia pulpa, al aplicar el método, de manera que Ie confiere a Ia pulpa una viscosidad y fluidez adecuda para el bombeo.

El aprovechamiento del licor residual (WL) al ser empleado directamente en Ia composición del aditivo, o en Ia sustitución del agua para formar Ia pulpa.

Ejemplo de realización, para el proceso 1

Ejemplo 1 :

Se tomó 1kg de mineral limonítico y se cargó al tambor de desagregación del laboratorio, que contenía el agua necesaria para obtener una pulpa con 47% de sólidos.

El tambor contenía barras (1-8 barras). Se realizó Ia operación durante (3-10) minutos, Ia pulpa se extrajo del tambor y se clasificó bajo un milímetro.

La pulpa reportó 46,9% de sólidos y una viscosidad de 190Pa, manteniendo buena fluidez. El rechazo fue de 2,8% en peso.

Ejemplo 2.

En el tambor se cargó 1 Kg de mineral limonítico y el agua necesaria para obtener una pulpa con 46% de sólidos. Se realizó Ia desagregación durante (1-10) minutos se realizó este experimento, pero usando bolas ( 1-3 bolas) como elemento de desagregación y con un tiempo de desagregación de 10 minutos.

La pulpa producto tenía 47% de sólidos y una viscosidad de 210Pa, con un rechazo de 2,5%, siendo bombeable y potencialmente clasificable en Ia malla de 1 mm.

Ejemplo 3

Se realizó una prueba continua a escala de planta piloto, con una alimentación de 45kg/h. Se cargó una barra y el tiempo de de 30 minutos de desagregación. Se obtuvo una pulpa con 45,5% de sólidos y una viscosidad de 80Pa.

Ejemplos de realización para el proceso 2 . (desagregación con aditivos)

Ejemplo 4. Al tambor se adicionó el agua para obtener una pulpa de 47% de sólidos.

Se colocaron (1- 8barra) y se cargó un 1kg de mineral limonítico. Se dosificó 30Ut mineral, de ACLIX (limonita lixiviada con 600kg ácido/t) y 4.6kg/t de H2SO4.. Se realizó el proceso de desagregación durante (1-15) minutos. La pulpa se clasificó bajo un milímetro y Ia pulpa se Ie determinó Ia viscosidad y el % de sólidos por secado. La pulpa reportó tener 47.3% de sólidos y una viscosidad de 160Pa, siendo fluida y bombeable. Ejemplo 5.

Se colocaron (1-8 barras) en el tambor y el agua necesaria para obtener 47% de sólidos. Se cargó 1 kg de limonita al tambor. Se dosificó 35L/t mineral, de ACLIX (limonita lixiviada con 600kg ácido/t) y 5kg/t de H2SO4. El proceso de desagregación se realizó durante (1-10) minutos. La pulpa se clasificó bajo un milímetro. Se determinó el % de sólidos por secado y Ia viscosidad.

La pulpa tenía 46,5% de sólidos y 120Pa. Durante Ia clasificación y separación del rechazo (2,7%) se observó que Ia misma tenía buena fluidez, siendo bombeable.

Ejemplo 6.

Se realizó una prueba a escala piloto continua, con una alimentación de 45kg/h de mineral. Se dosificaron 37L/t de ACLIX y 3kg/t de ácido. Dentro del tambor desagregador se mantuvo una densidad de Ia pulpa entre 47 y 50%. La pulpa producida se clasificaba bajo un milímetro. Toda Ia pulpa producida durante 6 horas de operación continua se almacenó y se tomó una muestra compósito, reportando 47% de sólidos y una viscosidad de 150Pa. Se comprobó que Ia pulpa era bombeable y se clasificaba de manera fácil, separando Ia fracción +1mm de rechazo (3.0% en peso) con un arrastre muy bajo de limonita.

Ejemplo 7.

En el tambor se cargó (1-8barras) y el agua necesaria para obtener una pulpa con 47% de sólidos. Inmediatamente se cargó 1 kg de mineral limonítico, de Ia planta de Moa. Se dosificó el aditivo ACWA ( formado por 47L/t de WL y 9kg/t H2SO4). Se realizó Ia desagregación durante 10 minutos.

La pulpa producto se clasificó bajo 1 mm y se Ie determinó el % de sólidos por secado y Ia viscosidad.

La pulpa reportó 47.5% de sólidos y 120Pa. El rechazo fue de 4.0% en peso.

Un ensayo similar, pero sin aditivo reportó una pulpa -1mm (después de clasificada) 45% de sólidos y una viscosidad de 200Pa.

Ejemplo 8.

Se preparó el tambor de desagregación con una carga de (1-8 barras) y se adicionó WL en cantidad equivalente al agua necesaria para obtener 45% de sólidos para un 1 kg de mineral del yacimiento de San Felipe. Se realizó una prueba de desagregación durante (1-15) minutos, obteniendo una pulpa producto, después de clasificada bajo 1 mm con 45% de sólidos y 90Pa. Se repitió Ia prueba, pero no se adicionó el aditivo. La pulpa producto tenía 39% de sólidos y una viscosidad de 90Pa

Ejemplo 9.

Se realizó un ensayo en las mismas condiciones del ejemplo 8. Se sustituyó el aditivo y se usó licor de desecho de Ia precipitación de sulfuro de Ni+Co (WL) en una relación de 47L/t de mineral y 6kg de H2SO4. La pulpa clasificada a menos 1 mm reportó 48.6% de sólidos y una viscosidad de 130Pa.

Ejemplo 10.

Se realizó una prueba igual a I ejemplo 6, pero se utilizó aditivo ACWA ( en Ia proporción de 30L/t WL + 5kg/t de H2SO4). La pulpa producto clasificada bajo un milímetro tenía 47% de sólidos y una viscosidad de 150Pa.

Ejemplo 11.

Se tomo un Kg de mineral limonítico y se cargo al tambor desagergdor del laboratorio, que contenía el agua necesaria para obtener una pulpa del 47 % de sólido , se Ie adicionó 7 Kg/t de el aditivo AL ₂ (SO ₄ ) ₃ .13H ₂ O + H ₂ SO ₄ .

El tambor contenía de (1-8 barras), se realizó Ia operación en un tiempo de 1-10 minutos , Ia pulpa se extrajo y se clasificó bajo un milímetro (-1mm). La pulpa reportó 46.7 % de sólido y una viscosidad de 160 Pa., manteniendo buena fluidez y el rechazo fue de 2.7% en peso . Ejemplo 12. Se realizo el experimento igual al ejemplo 11 , pero se adiciono mas cantidad del aditivo AL ₂ (SO ₄ )3.13H ₂ O + H ₂ SO ₄ en este caso fue 8.5 Kg/t. La pulpa reportó tener un 47% de sólido y una viscosidad de 150 Pa , siendo fluida y bombeable. Ejemplo 13. Se tomo un Kg de mineral limonítico y se cargo al tambor desagergdor del laboratorio, que contenía el agua necesaria para obtener una pulpa del 47 % de sólido , se Ie adicionó 6 Kg/t de el aditivo AL(OH) ₃ + H ₂ SO ₄ .

Ei tambor contenía de (1-8 barras), se realizó Ia operación en un tiempo de 1-10 minutos , Ia pulpa se extrajo y se clasificó bajo un milímetro (-1mm). La pulpa reportó 47% de sólido y una viscosidad de 150 Pa., manteniendo buena fluidez y el rechazo fue de 2.7% en peso.

Ejemplo 14.

Se realizó una prueba a escala de planta piloto continua, con una alimentación de 45 Kg/h de mineral y 6 Kg/t de aditivo AL ₂ (SO ₄ ) ₃ .13H ₂ O + H ₂ SO ₄ dentro del tambor desagregador se mantuvo una densidad de pulpa entre 47 y 50 % . La pulpa producida se clasificó bajo un milímetro , toda Ia pulpa producida durante 6 horas se almacenó .posteriormente se tomó una muestra compósito y se Ie determino el % de sólido y Ia viscosidad, reportando un 48 % y 150 Pa respectivamente. Se comprobó que la pulpa era bombeable y se clasificaba de manera fácil, separando Ia fracción + 1mm del rechazo (3% en peso ) con un arrastre muy bajo de limonita.

Ejemplo 15.

Se tomo un Kg de mineral nontronítico, de una muestra de alimentación de Ia planta Murrin Murrin y se cargo al tambor desagergdor del laboratorio, que contenía el agua necesaria para obtener una pulpa del 45 % de sólido , se Ie adicionó 5 Kg/t de el aditivo

AL ₂ (SO ₄ ) _S .13H ₂ O + H ₂ SO ₄ . El tambor contenía de (1-8 barras), se realizó Ia operación en un tiempo de 1-10 minutos , Ia pulpa se extrajo y se clasificó bajo un milímetro (-1mm). La pulpa reportó 45 % de sólido y una viscosidad de 90 Pa, el rechazo fue de 4% en peso.

Un ensayo similar , pero sin aditivo reportó una pulpa (clasificada bajo un milímetro) de 38% de sólido y una viscosidad de 95 Pa, similar a Ia pulpa que se produce en Ia planta industrial de esta compañía. Ejemplo 16. Se preparó el tambor desagregador con una carga de 1-8 barras , 1 Kg de mineral arcilloso niquelífero del yacimiento San Felipe y Ia cantidad de agua necesaria para obtener 43% de sólido. Se realizó Ia prueba de desagregación durante 1-10 minutos, obteniéndose una pulpa producto ( después de clasificada bajo 1 mm ) de 37% de sólido y 100Pa. Se repitió el ensayo pero con Ia adicionó 4 Kg/t del aditivo AL ₂ (SO ₄ ) ₃ .13H ₂ θ + H ₂ SO ₄ Ia pulpa producto tenía 43.5% de sólido y una viscosidad de 90 Pa.

Ejemplo 18.

Se realizó una prueba con las mismas condiciones del ejemplo 11 , pero se añadió el aditivo AL ₂ (SO ₄ ) ₃ .13H ₂ O, dosificado como sal directamente al tambor. Se produjo una pulpa que después de clasificad bajo 1mm , reportó 47 % de sólido y 140Pa.

Procedimiento para mejorar Ia producción directa de pulpas con alto % de sólidos de minerales limoníticos y arcillosos, en Ia tecnología acida a presión.