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BENEFICIO HIDROMETALURGICO DE CO`:CENTRA-

DO S DE Pb Y Cu, OBTENIDOS POR FLOTACION

DE LOS SULFUROS POLIME^ALICOS DE SOTIEL

(HUELVA)

P. N. A. M. P. M.

Jul_o,'1934

¢:n . adorode invertigacionef minerar f.o.

BENEFICIO HIDROMETALURGICO DE CONCENTRA-

DOS DE Pb Y Cu, OBTENIDOS POR FLOTACION

DE LOS SULFUROS POLIMETALICOS DE SOTIEL

(HUELVA)

P.N.A.M.P.M.II

Julio, 1984

?'@t?l2C3:

pecar--�+enzc: Mineralurgia

PRESENTACION

Por encargo de la Dirección General de Minas, se presen

ta a la consideración del Comité de Supervisión del Plan Naci.o

nal de Abastecimiento de Materias Primas Minerales (PNAMPM),el

proyecto denominado BENEFICIO HIDROMETALURGICO DE CONCENTRADOS

DE Pb Y Cu, OBTENIDOS POR FLOTACION DE LOS SULFUROS POLIMETALI

COS DE SOTIEL (HUELVA), que será desarrollado, en su caso, por

la Empresa Nacional de Minas de •Almagrera, S.A. con el siguien

te presupuesto y plazo de ejecución:

Presupuesto

El presupuesto total para su ejecución asciende a VEIN-

TISIETE MILLONES CIENTO CINCUENTA Y NUEVE MIL PESETAS.

Ptas.

- Trabajos a realizar por Minas de Almagrera, S.A . ......................... 25.859.000,-

- Seguimiento y control de ENADIMSA ... 1.300.000,-

TOTAL PRESUPUESTO.-....... 27.159.000,-

Plazo de ejecución

El plazo total de ejecución se estima en 15 meses conta

dos a partir. de la fecha de adjudicación.

PROYECTO H - 56

BENEFICIO HIDROMETALURCICO DE CONCENTRADOS DE

Pb Y Cu, OBTENIDOS POR FLOTACION DE LOS.SULFU

ROS POLIMETALICQS DE SOTIEL, (HUELVA).

Julio 1.984

1 INTRODUCCION

El Proyecto SOTIEL está desarrollándose sobre la base de produ

cir concentrados diferenciales deCu, Pb y Zn mediante el bene

ficio de sulfuros complejos, que serían vendidos a fundidores-

de cada especialidad. Sin embargo, los concentrados de cobre y

Plomo, además de la escasa selectividad en la Flotación, tie-

nen unas impurezas que los hácen penalizables por encima de lo

normal.

Aunque estas circunstancias se han tenido en cuenta al estudiar

los,• esultados previsibles, no cabe duda que supone una cierta

desventaja para los concentrados en cuestión.

Uno de los caminos para eludir estos problemas es el obtener -

un concentrado de Ccbre con elevados contenidos de Plomo más -

un concentrado de Plomo, aunque sea de baja ley, y otro de Zn.

Desde el punto de vista del proceso se tendrían las ventajas -siguientes

El concentrado de Zn será prácticamente igual al obtenido en

flotación diferencial, que no presenta problemas especiales-para su comercialización.

- La recuperación de Cu y Pb aumentarían.

- Los costos operativos de flotación disminuirían aproximada-mente•en un 20 %.

- La conducción y control de la, Flotación se simplificaría no-tablemente y la influencia de la oxidación seria mínima.

2.

Los concentrados de Cobre y Plomo así obtenidos serían. tratadosmediante un proceso hidrometalfirgico que consistiría básicamen-te en :

1) Atacar selectivamente el concentrado de-Cobre con una lejía-de cloruro férrico de una alta concentración de cloruros --(250 gl-1 Na Cl), extrayendo el Pb en forma de complejo clo-rurado de Pb, en una o dos etapas contracorriente, en fun---ción del contenido en impurezas del concentrado, con la con-siguiente mejora de calidad del mismo.

2) Atacue con la misma lejía del concentrado de Plomo en una s ola etapa oxidante y posterior cementación de la Plata lixi--viada.

3) Obtención de Pb electrolrtico con regeneración simultánea --del reactivo oxidante que sería reciclado al proceso..

El Plomo electrolítico es un plomo de obra de fácil comerciali-zación y afinó. .

Este escraema de beneficio dota a la Planta de concentración deuna flexibilidad de operación muy amplia, puesto que permite elprocesamiento de concentrados de Plomo cualquiera que sea su --ley, al igual que los concentrados de Cu, que son limciadás dePb, independientemente de su contenido.

Esto se convierte a su-vez-en una--ampliación de los márgenes demercado, pudiendo procesarse en fundiciones nacionales, no pre-paradas para el tratamiento de los concentrados obtenidos a Da rtir de piritas complejas y se evita la necesidad de exportarlosal extranjero a precios inferiores, soportando imno-rtantes penalidades por impurezas.

3.

El procesamiento hidrometalúrgico de los concentrados de Plomoestá en linea con los esfuerzos que se realizan a nivel mundial

para eliminar la gran contaminación de SO2 y Pb causada por --

las fundiciones, donde las leyes'de Protección Ambiental impo-

nen cada vez limites más severos.

Por último, este tipo de tratamiento de los concentrados permi

'te un relanzamiento de la minería de sulfuros complejos del SOespañol.

100

4.

11 � l-1FIIYp7 i

2 - ANTECEDENTES .

Esta investigación, que se inició el año 1.981, cuya denominación

es "Proyecto H-56", se basaba en la posibilidad de tratar, por hi

drometaltirgia, concentrados de Cu-Pb con un contenido alto de im-

purezas, lo que implica penalidades por encima de lo normal.

En el programa de investigación, que se ha realizado durante 24 -

meses, es decir, hasta finales de 1.983, se han estudiado y ensa-

yado las distintas vías que se presentaban para tratar estos con-

centrados, que en síntesis eran los siguientes

- Lixiviación Selectiva sólo del Pb.

- Lixiviación conjunta de Cu-Pb y posterior separación.

- Lixiviación sucesiva del Pb y Cu.

Los resultados obtenidos en planta micropiloto funcionando en contínuo y circuito cerrado, que se desartollado a lo largo de 7 can

pañas,. tratando 881 Kgs. de concentrado en 1.040 horas de opera-----:ción, han demostrado que el sistema más idóneo es el de lixivia--ción selectiva del plomo, cualquiera que sea el concentrado de --que se trate :

t.-- De Cu con alto contenido en plomo ó- De concentrados de plomo, aunque sean de ley baja.

El seguir este camino tiene las siguientes ventajas :

- Se evita la costosa lixiviación del Cu v,-partiendo de concen-trados del orden del 18 % Cu y 5-15 % Pb, fácilmente obteniblesen flotación, se obtienen directamente concentrados de Cu de calidad comercial sin impurezas.

S.

- Se atenúa grandemente.el dificil control de la dosificación

del reactivo colector de Cu y Pb durante la flotación y per

mite una mayor recuperaci6n de Cu, del orden del 10 % de in

cremento.

- Se disminuye drásticamente el problema de la eliminaci6n --

del Fe, que aporta la calcopirita al lixiviarse.

- Simultáneamente se puede tratar en circuito paralelo cual-

quier clase de concentrado de plomo que'se*produzca.

En el estudio se ha evidenciado que los resultados óptimos se

obtienen mediante lixi`viacibn del plomo en dos etapas en con-

tracorriente; intercalando opcionalmente entre ellas una fase

de cementación de las-lejías, que las purifica obteniendo un

cemento de Cu-Ag.Sb-Bi; y por electrolisis se recupera el plo

mo regenerándose el reactivo oxidante (C13Fe). Esta fase de -

electrolisis es la 'que= ha presentado mayor complejidad, y la

que precisa todavía urja investigaci6n particular.

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6.

3 - RESULTADOS INICIALES

Los resultados obtenidos en el tratamiento de concentrados de co

bre y concentrados de plomo se adjuntan en hoja siguiente. El --

plomo electrolitico es, en ambos casos, un plomo de obra desbis-

mutado de fácil comercialización y afino.-

Los costos operativos obtenidos, según los datos determinados --

hasta el momento en la planta micropiloto , sonde 11.800 ptas. -

Tm. de concentrado de plomo, y de 3.580 ptas . Tm. de concentrado-

de cobre.

El consumo energéticó , medio para Pb y Cu, se cifra e'n' 350 Kwh/-

Tm. de concentrado tratado , del que aproximadamente un 25 % po--

drfa ser sustituido por vapor producido en la planta de ácido --

sulfúrico de Sotiel.

El beneficio por mayor valor de los productos obtenidos a partir

.de 1 Tm. de concentrado de plomo se cifra en 16.578 ptas./Tm. y-

para 1 Tm. de concentrado de cobre.en 8.520 ptas./Tm., teniendo-__én cuenta el mejor--precio por las calidades obtenidas tanto en -

plomo, como en cobre, y en éste caso el valor añadido del plomo-

recuperado en el proceso.

En una primera aproximación se ha estimado que la invérsión para

una planta industrial capaz de tratar 20.000.Tan./año de concen-

trados de plomo'y de cobre, ascendería a 500 Miil.Ptas.

CONCENTRADO COBRE

ANÁLISIS % p.p.rn.

Cu Pb Zn Fe As Ag Sb

•.ALIMENTACION 204 9,1 3,3 27,0 0,16 115 1690 130

CONCENTRADO FINAL DE Cu ..... 23,9 1,6 3,4 28,0 0 ,10 89 1700 104

RECUPERACION Pb ELECTROLITICO 0 92 -

CONCENTRADO PLOMO

ALIMENTACION .....•.••••••••• 30,0 jos 17, 8 0,27 380 5800 315

RESIDUO SALIDA REACTOR ...... 1,0 7,9 19,6 0 ,28 500 5.900 400

PLOMO ELECTROLITICO .......: 95,0 01 4

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1, 0 - 60 500 44

RECUPERACION Pb ELECTROLITICO, 95 - - - - -

S.

INVESTIGACION EN PROYECTO

4.1 - Objetivo de la investigación

Es necesario profundizar en el estudio de la electrolisis, que

es la fase menos optimizada del proceso, especialmente en lo -

referente al óptimo diseño de la celda electrolltica, tipo de

ánodo de titanio y su recubrimiento óptimo; clase de membrana-

de separación ánodo-cátodo, que llevaría consigo una disminu-

ción sensible del consumo de energía.

Se considera necesario que para conocer con más exactitud los-

costes totales de la operación, así como la optimización del---

proceso, es necesario :

1° Proceder a la modificación de la planta m.icropi loto actual-

mente en operación , especialmente la electrolisis.

Ampliación-de la fase de la lixiviación, con una sección en

paralelo para los concentrados de plomo, para el tratamien-

to simultáneo de concentrados de cobre y los de plomo, con-

una electrolisis común.

3° Realización de las campañas de trabajo suficientes en núme-

ro y extensión, para alcanzar los resultados óptimos extra-

polables a una planta mayor.

9.

I/ / L7 ,/

Como lo que se propone es una continuación de la investigación

iniciada en Abril de 1.981, la metodología a seguir-es dénti-

ca a la entonces indicada.

4.2.1 - Las distintas fases que se seguirán en la realiza-

ción de-este proyecto son :

a) Estudio de optimización del diseño de la celda electro-

litiga a nivel de.microplanta, con la. posible coomera--

ción de empresas especializadas en electrolisis de clo-

ruros.

b) Construcción y montaje de la celda de electrolisi:s.

Operación de la Planta durante un periodo estimado de 4

meses efectivos , en campañas de duración no inferior a

3 semanas , tanto con -concentrados de cobre como de plo-

mo.

d) Instalación de la lixiviación paralela y operación de -

la planta con tratamiento simultáneo de concentrados de

Cu y de Pb durante 2 meses.

e) Estudio del posible aprovechamiento de residuos de lixi

viaci6n de concentrados de plomo.

f) Estudio del tratámi nto de las purgas de efluéntes li*--

quidos . t._

g) Estudio de la contaminación ambiental asociada al proce

so.

10.

4.3 - Diseños Celda electrolstica y Planta Piloto

4.3.1 - Celda electrolitica

Los resultados obtenidos con la celda de Laboratorio noshan llevado a un nuevo diseño de una celda mejorada, conuna mayor disponibilidad de superficie catódica y anódi-ca y con un fondo sedimentador con el fin de recoger el-plomo electrolitico.

Este Pb se quiere lograr que sea pulverulento, pero con-el grano lo más grueso posible; siendo desprendible y sedimentable.

En el croquis adjunto puede verse la nueva celda. Constade 3 cátodos y 4 ánodos, con sus respectivos recintos --anódicos que están rodeados por una membrana de polipro-píleno.

En esta nueva celda se prete-nde-optimizar los parámetrosde trabajo para la consecución del plomo deseado con lamayor eficiencia, que parece se situará entre 90 - 95y el menor consumo.

%,

La densidad de corriente aplicada debe ser alta, pero --evitando el superar los 3 V, lo cual pretende comprobar-se con el aumento de la superficie catódica, ya que con-las dimensiones actuales, el obtener densidades de co---rriente de 1.000 P_/m2 implican subir el potencial a 3 V.

Con. los datos obtenidos en los distintos ensayos que serealicen, se diseñará la celda de la planta micropiloto-con capacidad para la producción de 500 gh de Pb.

L 11.

4.3.2 - Planta Piloto

Como se observa en los tres diagramas adjuntos; la plantamicropiloto se ha dividido en tres secciones : '

1 - Sección 100. Lixiviación del Concentrado de Cobre

En esta se disponen los flujos de forma que se reali-ce un ataque a contracorriente, incluyendo un espesa-dor a la salida de la etapa reductora y un filtro --prensa para el filtrado del concentrado final a lasalida de la etapa oxidante. Se estudiará en éste la fa

. se de lavado del concentrado.

El espesamiento en caliente produce un rebose no clasificado por lo que se hace pasar éste por un filtro-a vacío.

La planta se ha-diseñado sobre la base de poder tratar101h-1 de pulpa, pero haciéndola lo más versátil pos ible con el fin de poder realizar modificaciones.

El repulpador R 100 es de 5 litros, donde llegan el-concentrado-fresco y la lejía procedente de la etapa-oxidante para alimentar al Reactor RR 100, de 25 li--tros.

,El espesador I-100-tiene 30 cm. de diámetro, lo.que -supone un área de 7.1 dm2 y se ha diseñado en base ala curva de sedimentación realizada en caliente que -se acompaña . El volúznen se ha disminuido al máximo para evitar el enfriamiento de la lejía y la cristalización del C12Pb. Material polipropileno.

12.

L

El filtro prensa es de 0,5 m2 con platos de alimenta

ción central para asemejar al máximo la realidad de

los filtros modernos de descarga automática con cáma

ra iácorporada . Lleva 3 platos intermedios de 300x300

y 2 platos externos de 300x300 , formando todo el con

junto 6 cámaras filtrantes. Material polipropileno.

2 - Sección 200. Lixiviación del Cdo.Pb y Cementación

La lejía regenerada procedente de la electrolisis se

mezcla'con el concentrado en el repulpador de 5 li-

tros R 200 y se procede al ataque en una etapa oxi--

dante en el RR 200 de 10 litros.

Se filtra en,filtro vacio, obteniendo un residuo que

se lava y las lejías son enviadas al depósito regula

dor D 200 previa entrada a cemeñtación con polvo de-

Zn en RR 201 de 3 litros y pasa a un cono decantador,

donde el cemento .de Ag se recoge por el fondo. El rebose pasa al depósito D 300 para entrada a electro!¡

sis.

El decantador está construido en polipropileno y tie

ne un diámetro de 20 cm.

- Sección 300 . Electrolisis

Las lejías procedentes de las secciones 100 y 200.se•Lyralmacenan en el depósito de 30 1. D 300, de polipro-pileno, donde también es recirculado el catolito.

13.

La celda de electrolisis será diseñada a escala en fun

ci6n de los resultados que se obtengan con la nueva --

celda de Laboratorio ya mencionada.

En el dep6sito D 301 se almacena el anolito y desde --

donde se recircula a los compartimentos anódicos. Des-

de ahí se distribuye la lejía regenerada a las seccio-

nes 100 y 200.

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18.

19.

5 - DATOS ECONOMICOS

5.1 - Equipo necesario

Para la realización de este estudio , se precisa completar la

•planta micropiloto actualmente existente con los siguientes-

elementos :

CANTIDAD EQUIPO CAPACIDAD MATERIAL

1 ALIMENTADOR DE TORNILLO 2.000 grs/h Inoxidable

1 TOLVA ALIMENTACION 8 Kgs . Inoxidable

3 REPULPADORES• .5 lts. Polipropileno

3 AGITADORES Titánio

3 MOTORES AGITADORES 70 W

2 REACTORES 10 lts . Vidrio

1 REACTOR 25 lts. Vidrio

6 BOMBAS KIP 800

5 BOMBAS PERISTALTICAS

5

REPUESTOS BOMBAS WATSONMARLOW

FILTROS A PRESION Polipropileno

1 FILTRO PRENSA

1 DECANTADOR R° engomado

1 PREPARADOR SALMUERAS 100 lts . Polipropileno

1 CEMENTADOR ROTATORIO 10 lts. Polipropileno

1 CONO DECANTADOR CEMENTO Polipropileno

2 CALEFACTORES 2 Kw. Titanio

4

TELAS DIAFRAGMA

CELDA ELECTROLITICA CONANODOS Y CATODOS

ÁNODOS

DEPOSITOS CON AGITACION

30 lts .

100 lts.

PolipropilenoTitanio Rutenado

Hierro

2 EQUIPOS SENSOR Y MONITORDE ORP

PRECIO TOTAL(PESETAS)

50.000

4.000

45.000

15.000

150.000

650.000

420.000

80.000

700.000

100.000

200.000

750.000

80.000

100.000

75.000

20.000

30.000

10.000

300.000

180.000

210.000

600.000

20.

CANTIDAD EQUIPO CAPACIDAD MATERIALPRECIO TOTAL

(PESETAS)2 EQUIPOS FILTRACION AM-

BIENTE INERTE 100.000BOMBA DE VACIO DE MEM-BRANA 200.000

HORNO DE FUSION 150.000PRENSA PARA Pb ELECTRO-LITICO Inoxidable 300.000COLUMNA ABSORCION CL2 Vidrio y Relleno 250.000

1 REGISTRADOR OMNISCUITE 150.0002 PH - MV METROS' 190.0004 ELECTRODOS COMBINADOS Pt 75.0001 CONDUCTIVL*LTRO 80.0002 REGISTRADORES 315.000

TUBERIADE 1/4" Y ACCES. Polipropileno 105.000MATERIAL ELECTRICO VARIO 175.000

TOTAL EQUIPOS . . . . . . 6.859.000

5.2 - Mano de obra

INVESTIGACION PREVIA (4 hombres x 6 meses) . . 2.300.000PERSONAL DE OPERACION PLANTA (10 hombres x 6 meses) -5 OPERADORES Y 5 ANALISTAS (CONTRATO EVENTUAL) . . . 6.000.000

SUPERVISION Y DIRECCION PROYECTO (1,5 Ldo.C.Quím). -15 meses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.600.000-

TOTAL MANO DE OBRA . . . 11.900.000

5.3 - Materiales consumibles y Mantenimiento

REACTIVOS, MAT.VIDRIO, ENERGIA ELECTRICA, ETC. . . 750.000REPARACIONES . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.000.000

TOTAL . . . . ... . . 1.750.000

5.4 - Posible colaboración exterior

ASISTENCIA TECNICA DE ESPECIALISTAS EN ELECTROLISIS . 3.000.000

TOTAL 3.000.000

21.

5.5 --PRESUPUESTO TOTAL

El costo de esta fase de la investigación, de acuerdo. con los

.datos expuestos anteriormente son".:

- Equipo necesario . . . . . . . . . . . . 6.859.000 ptas.

- Material consumible y Mantenimiento . . . 1.750. 000 ptas.

- Mano de Obra 8.300.000 pLas

- Supervisión y Dirección . . . . . . . 3.600 . 000 ptas.

- Colaboración. exterior . . _ . . . . . . . 3.000 . 000 ptas.

23.509.000 ptas.

- Imprevistos 10 �. . . . . . . . 2.350.000 ptas.

T O T A L . . . . 25.859.000 ptas.

Importa el presente Presupuesto la cantidad de VEINTICINCO MILLO-

NES OCHOCIENTAS CINCUENTA Y• NUEVE MIL PESETAS.

Minas de.Almagrera, S.A.

Director de Promoción y yxplotación Minera

22.

5.6 - Plazos

Se estima un periodo de investigación previa sobre la electrolisis y de acondicionamiento de la planta, de 6 meses, segui-dos de otros 6 meses de operación en continuo y circuito ce-rrado, 2 meses para estudiar problemas de efluentes y contaminación ambiental, y 1 mes para la elaboración del informe fi-nal.•En total seria 15 meses la duración de este Proyecto.

5.7 - Otros datos

En el aspecto social, la realización de este Proyecto supondrála creación de empleo con caracter temporal de 10 operarios,en una zona muy deprimida en cuanto a empleo.

23.

6 - DATOS COMERCIALES DEL PROYECTO

rt 6.1 - Las consecuencias económicas en caso de éxito son, en -

primer lugar, la mayor recuperación de Cu y Pb, cuyo au

mentó de producción sería del orden del 10 % para el co

bre y del 15 % para el plomo

Industraialmen.te se consigue una mayor facilidad en la -

operación del concentrador.

6.2 - Mercado potencial

Los productos obtenidos serían de fácil venta : el Plo-

mo, exento casi totalmente de Bismuto , se podría comer-

cializar como-Plomo de obra y el concentrado de Cobre -

como un concentrado en el mercado nacional.

6.3 - Sustitución de técnica extranjera

T

La purificación de los concentrados permite procesarlos

en las fundiciones nacionales , no preparadas por el tra

tamiento de los concentrados de Sotiel , y se evita la -

necesidad de exportarlos al extranjero a precios infe--rieres , soportando además importantes penalidades por -

las impurezas que contienen.

�.'L �., �ICJN f� PPE1EC

rw• ^ EMPRESA FECHA EALIZACION FECHA PREVISION ULTIMA ARIOrE N IN" S "

INICIAL REVISIONy

. . AM DE ALMAGRERA, S.A.PROYECTO

PRINCIPIOOE PROYECREF

1 1-56 FIN.

ACTIVIDAD OPERACION EMPRESA AROS k n() 1.984 ARO 1 .985 AÑO AFú

RESPON- ANrERI- IT 11 IT ti IT 21 It tTI+UN NOI4 13 NUMERO NOMBRE SAÚE ORES' £' F M A M J 1 A S 0 N 0 E f U A M j 1i A 5 0 N 0

I I I Í S 0 1 ! 9• 10 11 11 13 It 15 It

1 INVESTIGACION DE LA FASE DE ELECTROLISIS

2 OPTIMIZACION EiISEÑO CELDA ELECTROLI- - -SIS

3 MONTAJE AMPLIACION PLANTA MICROPILOTO

4 OPERACION

5 INVESTIGACION DEL APROVECHAMIENTO bELOS RESIDUOS DE LIXIV. DEL CDO.• DE Pb

6' TRATAMIENTO PURGAS DE EFLUENTESLIQUIDOS.

71 ESTUDIO DE LOS PROBLEMAS DE COr1TAM INACION AMBIENTAL ASOCIADOS AL PROCESO _

TABULACION DE RESULTADOS Y ELABORA-CION. DEL INFORME.