Evaluación del comportamiento térmico en pilas de lixiviación mediante distintas técnicas

Tesis (Ingeniero Civil)La lixiviación en pilas es un proceso hidrometalúrgico utilizados para extraer cobre desde la roca chancada en minerales oxidados. Actualmente, no existe mayor información respecto al comportamiento térmico al interior de las pilas de lixiviación debido a que es muy difícil detectarlo. Razón por la cual, surge la inquietud de investigar e indagar la variación de temperatura y la conductividad térmica al interior de las pilas de lixiviación. Este estudio tiene por objetivo comprender el comportamiento térmico al interior de las pilas de lixiviación y además, proporcionar dos propuestas metodológica, una para determinar la variación de temperatura y otra para la obtención de la conductividad térmica. Para poder llevar a cabo la investigación, fue necesario utilizar probetas adaptadas de una columna de pila de lixiviación. Las probetas utilizadas en los ensayos eran de dos tipos de materiales, una acrílica y otras graduadas de vidrio, con dimensiones previamente establecidas; para el caso de la variación de temperatura se utiliza un reactor nuclear, por lo que la dimensión de la probeta adaptada acrílica es de 25x25x5 cm y las graduadas estándar para una capacidad de 500 ml con base hexagonal, y para la conductividad térmica se utilizó una probeta adaptada acrílica de 29x29x5 cm. Además, se requiere de una solución lixiviante compuesta de agua destilada y ácido sulfúrico (H2SO4). Las soluciones utilizadas para la obtención de las variaciones de temperaturas corresponden a concentraciones de 10, 20 y 30 gramos por litro (gpl). Mientras que para obtener la conductividad térmica se emplea una concentración de 10 gpl. Los minerales utilizados en las experiencias corresponden a súlfuro y óxido, en estado seco y aglomerado (o húmedo). Para determinar la variación de temperatura se utilizan 3 técnicas diferentes: termografía, fotografía digital y neutrografía. Por lo que es necesario para la ejecución de los ensayos elaborar metodologías preliminares, que se van ajustando con mejoras a lo largo del desarrollo y resultados obtenidos de los ensayos llevados a cabo. Con las técnicas de termografía y fotografía digital se obtuvo mejores resultados, puesto que se realiza un registro para cada instante de tiempo en que el mineral se somete al proceso de lixiviación, permitiendo la elaboración de gráficas tiempo v/s temperatura para cada mineral ensayado. Éstas gráficas permiten establecer las temperaturas predominantes al interior de las probetas adaptadas y el tiempo al que se obtuvieron éstas para cada una de las concentraciones utilizadas. En este caso con el mineral que mejores resultados se obtuvo, fue con el súlfuro para una temperatura de 29,5° con una concentración de 30 gpl. Este resultado concuerda con los postulados de Álvarez (2012), donde se establece que a mayor concentración y en un menor tiempo, existe una mayor liberación de calor en comparación con las otras concentraciones. En cuanto a la técnica de neutrografía se aplica con el mismo propósito, determinar variación de temperatura al interior de la probeta, sin embargo, no se obtuvo resultados satisfactorios, consiguiéndose solo pre-establecer el límite del mineral óxido al interior de la probeta acrílica. Para la obtención de la conductividad térmica se utiliza un dispositivo denominado calorímetro, el que fue elaborado por Sepúlveda (2015) ex alumno de la universidad Andrés Bello. Para la ejecución de los ensayos, fue necesario elaborar una metodología preliminar que también sufrió variaciones entre un mineral y otro (súlfuro y óxido), pudiendo verificarse por las variaciones entre las conductividades de los minerales en estado seco y aglomerado de un 25 % promedio. Una vez culminado los ensayos y su posterior análisis de resultados, se elaboran las metodologías propuestas para determinar la variación de temperatura, como para la obtención de la conductividad térmica, las que se componen de una preparación preliminar, aplicación práctica y análisis de resultados