Agua de mar y salmueras para la lixiviación sostenible de caliche

Luis Moreno Investigador Proyecto Anillo. Agua de Mar Atacama

Proyecto Anillo

Agua de Mar Atacama (ACT 1201)

Motivación

• Escasez de agua en el norte

de Chile. Industrias compiten

con población local por el

recurso hídrico

• Industrias deben buscar

nuevas fuentes sostenibles

de agua para sus procesos.

• Posibles alternativas:

o Desalinización

o Uso directo de agua de mar

o Salmueras obtenidas de la

desalinización de agua de mar

2

Alternativas

3

Agua de Mar

Desalinación (Osmosis Inversa)

Salmueras

Descartes Agua de Proceso en Minería

Población: Agua Potable Minería: Agua de Proceso

Minería: Agua de Proceso

Objetivos

• Demostrar la factibilidad

técnica de usar salmueras

para lixiviar minerales de

caliche.

• Evitar el impacto negativo

de descargar salmueras al

mar.

• Aprovechar mejor los

recursos hídricos estudiando

las propiedades del caliche

y el proceso de lixiviación

4

Caliche

5

Cuarzo SiO2 37.3

Glauberita Na2Ca(SO4)2 12.4

Anhidrita CaSO4 9.4

Halita NaCl 8.2

Nitratina NaNO3 8.1

Loeweita Na12Mg7(SO4)13·15H2O 6.8

Polihalita K2Ca2Mg(SO4)4·2H2O 4.9

Bloedita Na2Mg(SO4)2·4H2O 4.0

Albita-Ca (Na,Ca)Al(Si,Al)3O8 3.5

Otros 5.4

Mineralogía (%)

Depósitos de Caliche

6

Depósitos naturales

están localizados en el

norte de Chile, en las

regiones de Tarapacá y

Antofagasta.

150 kmN

Lixiviación usando columnas

• Lixiviación en reactores (bateas) y pilas.

• Lixiviación de caliche en pilas pueden ser reproducidas a escala piloto por lixiviación en columnas.

7

Experimental Lixiviación en columnas

8

• Descartes de una planta de Osmosis Inversa (salmueras) fueron usados como solución lixiviante.

• Se estudió principalmente la tasa de regadío

• Se concluyó que lixiviación con salmueras es técnicamente posible

• Rendimientos fueron similares a esos obtenidos usando agua de mar. No hay diferencias significativas

Resultados

• Tasas de regadío: 4, 6 y 8 L/hr/m2

• Altura de las columnas: 1 m

• Tamaño de partículas: 6.8 mm

9

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 20 40 60 80

Concentr

ati

on,

g/1

00g

Volume, L

BR4T

BR4A

BR6A

BR8A

SW6A

Nitrate

Resultados

10

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 20 40 60 80

Concentr

ati

on,

g/1

00g

Volume, L

BR4T

BR4A

BR6A

BR8A

SW6A

Sodium

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0 20 40 60 80

Concentr

ati

on,

g/1

00g

Volume, L

BR4T

BR4A

BR6A

BR8A

SW6A

Chloride

Las salmueras contienen una alta concentración de sodio y

cloruro. Impacto sobre la lixiviación?

Resultados

11

Recuperación de las especies en el Caliche usando salmueras. Similares resultados cuando se usa agua de mar

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

0 20 40 60

Rec

up

erac

ión

Volumen lixiviado, L

Salmuera RO

NO3 IO3

Cl SO4

Mg Na

Lixiviación de partículas grandes de caliche

• En la lixiviación en columnas se

uso partículas pequeñas (6.8 mm)

• Lixiviación en pila usa un amplio

espectro de tamaños. Hasta varios decímetros

• Lixiviación usando partículas

grandes fue realizada a escala

piloto.

• Algunas partículas fueron

cortadas. Sección plana fue

adherida a la pared de la

columna. La parte superior fue sellada

12

Resultados

13

Tamaño de la partícula es un parámetro muy importante

Propiedades del caliche. Capilaridad

• Capilaridad y permeabilidad. fueron determinadas. Kerosene fue usado.

• Capilaridad fue determinado midiendo la succión del liquido.

• Partículas medianas y grandes fueron usadas

• Caliche tiene una alta succión capilar

14

Propiedades del caliche. Permeabilidad

• Permeabilidad fue determinada por flujo radial de kerosene a través de una cubo de Caliche

• Caliche tiene una muy baja permeabilidad.

15

Propiedades del caliche. Permeabilidad

• Resumen: Caliche tiene una alta capilaridad y baja permeabilidad.

• Importante. El líquido es succionado al interior del caliche. Nada o muy poco fluye a través de la partícula. El liquido fluye por la superficie de la partícula de Caliche.

16

Cinética y equilibrio

• Introducción. En anteriores lixiviación de Caliche la concentración aumenta a tiempos cortos para ciertas especies (cloruros, sulfatos)

• Esto coincide cuando la concentración de Sodio disminuye.

• Posible saturación de sulfato de sodio ocurre en la pila, cristales son encontrados en el fondo de la columna

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0

1

2

3

4

0 200 400

Co

nc

en

tra

tio

n, m

ol/

L

Time, h

NO3

Cl

SO4

Es la saturación alcanzada en la pila?

• Objetivo. Obtener el nivel de saturación a diferentes alturas en la pila.

• Medir la concentración de los diferentes iones a lo largo de la columna durante la lixiviación.

• Columnas con diferentes alturas fueron usadas: 0,5, 1.0, y 2.0 m.

• Esperando resultado de los análisis. No resultados a la fecha

18

Modelación de Multiespecies

• Considera dos especies (A y

B) con diferentes solubilidades

y velocidades de disolución.

• La especie rápidamente

soluble (A) es muy abundante

y se disuelve en la superficie

de la partícula. El material sin

la especie A colapsa.

• Cuando A se disuelve en la

superficie de la partícula una

fracción de B se disuelve.

19

Water

[A]

[B]

Reactor

From reactor

Into reactor

CollapsedMaterial [B]

[B]

Particle[A, B]

Air

Modelación de Multiespecies

• La fracción no disuelta de B

sigue con el material

colapsado y continua su

disolución en él.

• Balances de material para

A, B en la partícula y B en el

material colapsado son

requeridos

• Modelo puede ser

extendido a varias especies

20

Water

[A]

[B]

Reactor

From reactor

Into reactor

CollapsedMaterial [B]

[B]

Particle[A, B]

Air

Resultados. Validación

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Publicaciones I

• Tesis de Magister, Silvia Valdez

Anco “Caracterización y lixiviación

de partículas grandes de caliche”.

• Valdez S., Ordóñez J.I., Cisternas

L.A., Moreno L., “Leaching of

coarse caliche ore”, Hydroprocess

2014, Viña del Mar, Chile.

• Valdez S., Ordóñez J.I., Cisternas

L.A., Moreno L., “Leaching of

coarse caliche ore. Experiment and

modelling”, Brazilian Journal of

Chemical Engineering, En prensa

22

Publicaciones II

• Uso de salmueras en lixiviación de

Caliche.

• Ordóñez J.I., Moreno L., González

J.F., Cisternas L.A., “Use of

discharged brine from reverse

osmosis plant in heap leaching:

Opportunity for caliche mining

industry”, Hydrometallurgy 155

(2015) 61–68.

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0

2

4

6

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12

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16

18

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0 20 40 60 80

Concentr

ati

on,

g/1

00g

Volume, L

BR4T

BR4A

BR6A

BR8A

SW6A

Nitrate

Publicaciones III

• Modelo de lixiviación de multi-

especies

• Moreno L., Ordóñez J.I., Cisternas

L.A., “Model of Dissolution of

multiple species. Application to

caliche heap leaching”, enviado

a publicación.

24

Water

[A]

[B]

Reactor

From reactor

Into reactor

CollapsedMaterial [B]

[B]

Particle[A, B]

Air

Trabajo Futuro • Durante 2015 (año 2). Equilibrio y cinética

o Analizar los resultados de los experimentos de saturación para formular/validar el modelo.

o Revisar diferentes modelos para coeficientes de

actividad que sean adecuados para las

concentraciones encontradas en lixiviación de caliche.

o Cuáles son las concentraciones interesantes en la

práctica?

o Preparar una publicación con este material

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