Recuperación de Estaño del Relave del Bofedal 2 de San Rafael

Transcripción

Revisión de Alternativas Hidrometalurgicas para la
Remoción de Arsénico de Concentrados de Molibdeno
03 de Noviembre del 213
08/2013
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Introducción
• Hatch realizó un estudio comparativo de alternativas para remover
arsénico y otras impurezas de concentrados de molibdeno.
• Contenidos de arsénico en los concentrados que sobrepasan el nivel
máximo permisible de 0.1% afectan negativamente sus condiciones
comerciales.
• El estudio ha girado en torno a dos alternativas hidrometalurgias con
posibilidades de aplicación para la remoción de esta impureza.


Lixiviación Alcalina con Na2S y NaOH (ASL Process)
Lixiviación con Cloruro Férrico en medio ácido.
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Objetivos del Estudio
• Definir la mejor opción técnico-económica para la remoción de arsénico
del concentrado de molibdeno obtenido en el proceso de flotación.
• Complementar el esquema del proceso con alternativas de manejo de
soluciones residuales y disposición de los residuos que se puedan
generar en los procesos de tratamiento considerando la normativa
ambiental vigente.
• Plantear una alternativa consistente que permita la venta del
concentrado de molibdeno sin restricciones mejorando la economía del
proceso.
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Características del Concentrado
•
Características típicas de los Concentrados de Molibdeno
Mo
45.0-55.0
Composición Química, %
As
Cu
Fe
Sb
S
1.0-1.5 0.5-0-7 0.5-1.5 0.020-0.040 15.0 -19.0
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Diseño de los Procesos Hidrometalurgicos
•
En base a la revisión bibliográfica de procesos hidrometalúrgicos para
remover arsénico de concentrados de cobre y molibdeno, patentes
relacionados a la remoción de arsénico de los concentrados de
molibdeno y algunas aplicaciones industriales sobre todo para remover
cobre de concentrados de molibdeno; así como, a un intenso estudio
termodinámico – cinético, se logro establecer las configuraciones para
las dos alternativas hidrometalúrgicas consideradas en el estudio.
•
Para cada alternativa se desarrollaron los criterios de diseño, balance de
masa, diagrama de flujo, estimación costos de inversión y costos
operativos a nivel conceptual de una planta de procesamiento
incluyendo el proceso principal y el proceso de tratamiento de las
soluciones generadas.
•
Asimismo, se llevaron a cabo pruebas experimentales a nivel de
laboratorio a fin de establecer el proceso más viable para tratar
concentrados de molibdeno.
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Diseño del Proceso de Lixiviación Alcalina
Criterios de Diseño
•
•
•
Programa de Operación
Distribución de As
Nivel de Producción
Características del
Concentrado
•
Condiciones del Proceso de
Lixiviación
•
Concentrado Final
•
Balance y Distribución de Arsénico
Condiciones del tratamiento de
Soluciones
%
Proceso de Lixiviación Alcalina
Inputs
Concentrado de Molibdeno
Sulfuro de Sodio (Na2S)
Hidroxido de Sodio
Agua para Lixiviación Alcalina
Agua de Lavado
Total Inputs
Outputs
Solución Alcalina
Solución de Lavado
Total Outputs
Proceso de Precipitación de Arsénico
Inputs
Solución Alcalina
Solución de Lavado
CaO
Total Inputs
Outputs
Solución Tratada
Arsenato de Calcio/CaSO4
Total Outputs
100.00
100.00
6.94
92.29
0.76
100.00
92.29
0.76
93.05
0.02
93.03
93.05
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Diagrama de Flujo
Sulfuro de Sodio
Hidroxido de Sodio
Agua de Proceso
Concentrado de Mo
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Diagrama Eh-pH para el sistema As-H2O-S a 25 °C
Reacciones de Disolución Alcalina
As2S3 + Na2S(ac) = 2NaAsS2
(1)
NaAsS2 + Na2S = Na3AsS3
(2)
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Diseño del Proceso de Lixiviación Clorurante (FeCl3)
Criterios de Diseño
•
Programa de Operación
•
Nivel de Producción
•
Concentrado
•
Condiciones del Proceso de
Lixiviación
•
Concentrado Final
•
Condiciones del tratamiento de
Soluciones
Balance y Distribución de Arsénico
Distribución de As
%
Proceso de Lixiviación Clorurante
Inputs
Solución de Cloruro Férrico
Agua de Lavado
Total Inputs
Outputs
Solución Clorurante
Solución de Lavado
Total Outputs
Proceso de Precipitación de Arsénico
Inputs
Solución Clorurante
Solución de Lavado
CaO
Total Inputs
Outputs
Solución Tratada
Arsenato de Fierro/FeOOH
Total Outputs
99.77
0.23
100.00
9.59
87.19
3.22
100.00
87.19
3.22
90.41
0.02
90.39
90.41
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Diseño del Proceso de Lixiviación Clorurante (FeCl3)
Diagrama de Flujo
Cloruro Férrico
Acido Clorhidrico
Agua de Proceso
Concentrado de Mo
Reacciones de Disolución (Oxi-Reducción)
As2S3 + 6FeCl3(ac) = 2AsCl3(ac) + 6FeCl2(ac) + 3S°
∆G 90°C = -46.953 Kcalorias (3)
CuFeS2 + 4FeCl3(ac) = CuCl2(ac) + 5FeCl2(ac) + 2S° ∆G 90°C = -26.604 Kcalorias (4)
Cu2S + 4FeCl3(ac) = 2CuCl2(ac) + 4FeCl2(ac) + S°
∆G 90°C = -21.233 Kcalorias (5)
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Estimado de Costos
Costos de Capital (Capex)
Lixiviación
Alcalina
US$/t de Conc.
Equipos Mecánicos
Lixiviación
Clorurante
US$/t de Conc.
96.4
83.1
Tuberias
1.3
1.3
Eléctrica
5.4
5.4
Instrumental
4.7
4.7
Civil
22.4
22.4
Estructural
18.5
18.5
148.7
135.4
Costos Indirectos
81.8
74.4
Contingencia
46.1
42.0
276.6
251.8
Costos Directos
GRAN TOTAL
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Estimado de Costos
Costos de Operación (Opex)
Lixiviación Alcalina
US$/t de Conc.
Lixiviación Clorurante
US$/t de Conc.
Labor
20.6
21
Power
33.1
32
272.9
188
53.9
49
380.5
290
Consumibles
Mantenimiento
Total
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Evaluación Económica
Lixiviación Lixixiación
Alcalina Clorurante
Diferencia
Ingreso Actualizado Bruto
US$/t de Conc.
11,871
11,875
(4)
Capex actualizado
US$/t de Conc.
277
252
25
Opex actualizado
US$/t de Conc.
381
290
91
VAC (Beneficio)
US$/t de Conc.
11,213
11,333
(120)
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Pruebas Experimentales
Lixiviación Acida con Cloruro Férrico
Balance y Distribución
Solución Lixiviante
FeCl3 + HCl
Concentrado de
Molibdeno
Lixiviación Clorurante
Distribución %
S/L
Solución de
Lixiviación
H 2O
As
Cu
Fe
100.0
100.0
42.0
Input
Lavado
S/L
Solución de
Lavado
Solución de Lavado
Ouput
Solución (Lixiviación + Lavado)
58.0
Solución de Lixiviación
Solución de Lavado
Concentrado de Molibdeno Final
33.1
0.4
64.4
30.4
0.4
57.1
2.7
0.1
7.3
66.7
100.1
35.6
Remoción de Arsénico y
Otros Contaminantes
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Pruebas Experimentales
Balance y Distribución
Distribución %
Na2S + NaOH
Concentrado de
Molibdeno
As
Cu
Fe
100.0
100.0
100.0
94.7
0.1
0.0
85.5
0.1
0.0
9.2
0.0
0.0
5.2
99.3
99.9
Input
Solución de Lavado
S/L
Solución de
Lixiviación
Ouput
Solución (Lixiviación + Lavado)
H 2O
Solución de Lixiviación
Solución de Lavado
Lavado
Concentrado de Molibdeno Final
S/L
Solución de
Lavado
Remoción de Arsénico vs Temperatura
Remoción de Arsénico y
Otros Contaminantes
Remoción de Arsénico, %
100
90
80
70
60
84
86
88
90
92
Temperatura de Proceso, °C
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Tratamiento de las Soluciones de la Lixiviación Alcalina
Distribución %
As
Fe
Input
Solución a tratar
Output
Sol. Neutralizada
Precipitado a pH= 2.8
Precipitado a pH= 9.0
100.0
100.0
0.3
86.0
13.7
0.6
69.8
29.6
Composición Química de la Solución Tratada
Ensayes Químicos, mg/l
As
Ca
Cu
Fe
Sb
Mg
18
540
<1
112
<1
170
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Conclusiones
•
Se ha definido una opción técnica-económica para tratar concentrados de molibdeno
con altos contenidos de arsénico que permita la venta de estos concentrados sin
restricciones.
•
El análisis económico a nivel de orden de magnitud para ambas alternativas
propuestas indica una ventaja en el VAC para el proceso de Lixiviación Clorurante de
US$ 120.0/t de concentrado como de ingreso neto.
•
La contribución económica al proyecto es significativa por venta sin restricciones del
concentrado de molibdeno. Los ingresos para la opción de Cloruro Férrico de US$
11,333 por tonelada de concentrado, mientras que para la Lixiviación Alcalina sería
de US$ 11,213 por tonelada de concentrado.
• Con el proceso de lixiviación alcalina se logra remover el 94.7% del arsénico
contenido en el concentrado de molibdeno.
• La aplicación de la lixiviación alcalina con Na2S – NaOH para remover arsénico
del concentrado de molibdeno permite reducir el nivel de esta impureza hasta
niveles permisibles (0.1%).
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boletín técnico molygrease