WO2009146571A2 - Sistema de control y monitoreo de riego en pilas de lixiviación - Google Patents

Sistema de control y monitoreo de riego en pilas de lixiviación Download PDF

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WO2009146571A2
WO2009146571A2 PCT/CL2009/000007 CL2009000007W WO2009146571A2 WO 2009146571 A2 WO2009146571 A2 WO 2009146571A2 CL 2009000007 W CL2009000007 W CL 2009000007W WO 2009146571 A2 WO2009146571 A2 WO 2009146571A2
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leaching
flow
monitoring
battery
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José Antonio LARRAÍN RIESCO
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Miningsystems S.A.
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    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B3/00—Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes
    • C22B3/04—Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes by leaching
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B3/00—Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes
    • C22B3/02—Apparatus therefor
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20—Recycling

Definitions

  • a stack of raw material is considered on which a drip or spray irrigation system is constructed, through which an acidic solution of water with sulfuric acid is slowly poured onto the surface of the batteries.
  • This solution infiltrates the battery to its base, acting quickly upon contact with the minerals.
  • the solution dissolves the copper contained in the minerals, forming a solution of copper sulfate, which is collected by the drainage system and taken out of the battery sector in waterproofed gutters.
  • the irrigation of the batteries that is, the leaching
  • the irrigation of the batteries is normally maintained for 45 to 100 days, and this period can be extended depending on the law and type of ore, after which it is assumed that the amount of copper has almost completely been used up. leachable.
  • the remaining material or rubble is transported by means of belts to dumps where a second leaching process could be restarted to extract the rest of the copper.
  • the leaching process is essential for obtaining fine copper, which reaches a purity of 97-98%.
  • the objective of leaching is the extraction of the greatest amount of copper in the shortest possible time. This is achieved by passing the greater amount of fluid through the cell through irrigation, without this being affected in its structure or in the physical-chemical process of leaching.
  • This patent presents the "Leaching of oxidized copper ores, through the action of sulphurous acid, characterized in that the operating conditions, such as temperature, acidity and copper concentration of the solution, are kept within specified limits.”
  • the document refers to a method of leaching a metal from a mineral pile, which considers establishing a downward flow of a fluid for leaching through a section of the pile by supplying said fluid on the surface of the section, and allow the drainage of the fluid, containing the metallic element in solution, from the base of the battery.
  • the method is oriented to provide flow on the surface of the section at a sufficient irrigation rate for the downward flow to saturate the section of the stack. This saturation condition, as indicated in the document, allows the extraction of the greatest amount of copper.
  • the leaching pile structurally it is an unstable surface, it is difficult to move on its surface, in addition to being using highly dangerous substances such as sulfuric acid. Additionally all the operation is manual, which makes proper operation and control in its entirety very difficult.
  • the operation on the battery both in the management and control of the irrigation of the battery is performed manually having one or more operators performing these tasks. Everything is done based on the experience of the operator of the stack, there is no objective and timely information for decision making.
  • the irrigation monitoring and control system for leaching batteries is designed to have real-time information on different important variables in the mineral leaching process, and to maintain flow control through the control and automated operation of hydraulic control valves. With this available information it is possible to make decisions on how to water, see in real time unwanted events and be able to model irrigation for a particular condition and thus achieve with objective data a management that is not performed today, since at the level of the mesh irrigation, the entire irrigation system is manually operated on the leaching stack, and there is no instrumentation that allows to have objective information on the irrigation in real time.
  • the system integrates control of hydraulic variables, hydrodynamic and process variables in addition to the telemetric operation of hydraulic control valves.
  • Each of the aforementioned variables are measured by means of a sensor determined especially for this function.
  • Each of these sensors is installed in the physical place where the measurement must be performed. Being able to vary of place in each case.
  • Each sensor is connected to a wireless transmitter which transmits the information taken by the sensor to a repeater antenna that in turn communicates to a central system where a PC is located with the software that controls the system and processes the data in graphics and Store historical records in databases.
  • Each of the sensor-transmitter equipment has a rechargeable battery as an energy source, with an autonomy dependent on the capacity of the battery and the frequency in time that is programmed to take the data (for example, sensing the instruments every 5 min ). All this is with a protection of a high density polyethylene tube (HDPE), resistant to the environmental conditions that will be exposed.
  • HDPE high density polyethylene tube
  • the number of repeater antennas in the stack will be determined considering the number of equipment installed, the range of the transmitters, the range of the same repeater antennas, and the distance to the computer control system.
  • the power supply of the repeater antennas will be provided by solar panels and a battery bank protected against the acid medium.
  • This system is designed modularly, where it is possible to work with everyone or with a module interchangeably.
  • valves with this system it is possible to control and operate the irrigation control valve of a module determined telemetrically and work with more than one irrigation rate.
  • - Automatic Flushing it is a cleaning system of the emitter lines that prevents us from premature plugging of the devices to supply the fluid, this is controlled by on / off valves operated telemetrically. All emitter lines are connected to a drain pipe, at the opposite end of the fluid inlet. At least one end of this pipeline, an on / off valve is installed to wash the line automatically when the fluid brings many solids. A turbidity sensor is incorporated into this system that will objectively indicate when the solution used in irrigation is with a high solids content. This sensor is installed at any point of the hydraulic network.
  • Fluid content in the battery a sensor similar to that of the water table but up to 50 cm long, therefore delivers the wetting profile in those 50 cm. Indirectly it gives us the speed of infiltration of the fluid, contained in that profile and the existence of surface support at that point.
  • Figure 1 It presents an irrigation module of a leach cell connected to a main pipe (10).
  • the components contemplated in the invention are schematically represented.
  • FIG. 2 Partial plan view of a leaching stack, where in particular irrigation modules are connected to two main pipes (10).
  • Figure 3 Set corresponding to the primary pressure sensor (1) or the secondary pressure sensor (2), according to the configuration of the present invention.
  • Figure 4 Exploded view of the assembly corresponding to any of the pressure sensors of Figure 3.
  • Figure 5 Assembly corresponding to the turbidity sensor (3), according to the configuration of the present invention.
  • Figure 6 Set corresponding to the flowmeter (5), in the particular case of an ultrasonic flowmeter (22) for external mounting on the pipe.
  • Figure 7 Assembly corresponding to the fluid content sensor (7) and / or the water table sensor (8), according to the configuration of the present invention.
  • Figure 8 Cross-section of the stack in which the assembly corresponding to the device (6) for measuring process variables, according to the configuration of the present invention, can be seen.
  • Figure 9 Detail of the previous figure corresponding to the device (6).
  • Figure 10 Set corresponding to an irrigation control valve (9) or an ON / OFF valve (4), according to the configuration of the present invention.
  • the irrigation control valve (9) which can be, for example, an ultrasonic type, a primary pressure sensor (1) for measuring the inlet pressure of the fluid to the module, and a secondary pressure sensor (2) that is arranged close to the blind end of the distribution pipe.
  • a flow meter (5) which can be, for example, an ultrasonic type
  • a primary pressure sensor (1) for measuring the inlet pressure of the fluid to the module
  • a secondary pressure sensor (2) that is arranged close to the blind end of the distribution pipe.
  • the emitter lines (12) extend over the surface of the stack in parallel, between the distribution pipe (11) and the drain pipe (14).
  • a plurality of drippers (13) - the emitter of the flow can be of another type - installed in each of these lines allows the fluid to be supplied. Where the distance between emitter lines (12) and between the drippers (13) in the same line will depend on the hydraulic design of the system.
  • the drain pipe (14) has an ON / OFF valve (4) at one end and the opposite end blind or with a cover. In other designs a second ON / OFF valve could be included at the plugged end.
  • a transmitter line (12) is the turbidity sensor (3), which together with the ON / OFF valve (4) are members of the automatic Flushing module.
  • the Process Variables module has a device (6) -device with a plurality of sensors for monitoring the pH, O 2 , and Temperature (T a ) variables at different levels of the battery.
  • the quantity and location of devices of this type in the stack will depend on the level of monitoring desired, however it would be strange to have one for each module as presented in this example.
  • the monitoring of fluid content in the battery and the water table is carried out with sensors that have elements for the measurement of the ground resistivity intervals established within a tube that houses them. In this way they deliver data for different levels of the stack.
  • a sensor that incorporates a fluid content sensor in the stack (7) and a water table sensor (8) thanks to the fact that it registers several levels within the first 50 cm from the surface, and More spaced form registers levels to the base of the stack.
  • the quantity and location of devices of this type in the battery will depend on the level of monitoring desired, however it would be strange to have one for each module.
  • the repeater antenna (15) is located attached to a portion of the distribution pipe.
  • Said HDPE tubular receptacle (16) normally rests on the surface of the stack, maintaining the tightness required for operation.
  • This configuration to allow remote monitoring is characteristic of the present invention and is presented in turbidity sensors (3) -Fig. 5-, the flowmeter -Fig. 6-, the fluid content sensor (7) and / or the water table sensor (8) -Fig.7-, and the device (6) for the measurement of the process variables - Fig. 8 and 9- .
  • the sensor element (21) is connected to two lines of the same type as the emitter lines (12), allowing connection by bypass.
  • an ultrasonic type flow meter (22) is presented to be arranged externally attached to a pipe according to its specifications. As already indicated, the signal obtained is received and transmitted in the components inside the tubular receptacle (16) of HDPE.
  • the assembly in Figure 7 corresponds to the fluid content sensor (7) and / or the water table sensor (8). Between both the only difference is the length of the rod (23) and the separation between the elements for the measurement of the resistivity from the land inside said rod. This product in the same way as the ultrasonic flowmeter is commercially available.
  • the slopes (24) of the material of the stack can be seen, the base (25) that is protected to avoid infiltration of the leaching fluid with its copper content outside the Ia battery, fluid that is also collected by the pipes (26) to take it to the next stage of the process of obtaining copper.
  • the signal and power lines from and / or to the sensors (27 and 28), and the parts of each sensor that do not tolerate acidity conditions are protected by a wrapper or sheath, of a material resistant and impervious to the acidic environment in the stack.
  • the tubular receptacle (16) of HDPE arranged on the surface of the battery, serves as a housing for the batteries and transmitters necessary to emit the signals generated by the sensors.
  • the cables (30) arrive with their protective sheath from inside the battery to this tubular receptacle (16).
  • the device (6) Protective wraps must be assembled, wired and applied.
  • the previous device (6) is arranged concentrically - approximately - with a larger diameter tube.
  • the previous set is arranged vertically during the addition of ore to the pile.
  • the external tube is removed while retaining the device (6) resting on the base of the battery.
  • the electric actuator (32) will be solenoids with the characteristics required by the pressure reducing pilots added modularly to each irrigation control valve (9). In the case of ON / OFF valves (4) there is only one actuation alternative.
  • a computer control system in a remote position is capable of emitting signals to control each valve associated with the same distribution pipe, or drain, independently.
  • a wireless receiver Inside the HDPE tubular receptacle (16) for each valve there is a wireless receiver with an amplifier and a battery, capable of delivering the required control signal.

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Abstract

Para corregir los importantes problemas en la distribución y uniformidad del fluido sobre las pilas de lixiviación se presenta un equipamiento y los métodos asociados para el monitoreo, mantención y control de riego para pilas de lixiviación, para instalarse a una red de riego que incluye tuberías principales que se extienden longitudinalmente a un lado de las pilas, tuberías de distribución paralelas entre sí se extienden a través de la pila desde las tuberías principales a intervalos definidos, y líneas de emisores, paralelas y a intervalos suficientemente estrechos, que se extienden longitudinalmente desde las tuberías de distribución hasta las tuberías de drenaje, en que cada línea de emisores tiene una pluralidad de salidas o aspersores para el fluido a surtir, caracterizado porque comprende al menos un sensor de presión para determinar el caudal teórico, una válvula de control de riego conectada a cada tubería de distribución para establecer distintas tasas de riego, un sensor de turbiedad y al menos a una válvula ON/OF en cada tubería de drenaje para realizar la limpieza de la red, un caudalímetro en cada tubería de distribución para conocer la tasa real, al menos un dispositivo para el monitoreo de las variables de proceso a distintos niveles, al menos un sensor de contenido de fluido para medir perfil de mojamiento. Donde cada sensor cuenta con medios para la transmisión inalámbrica de la información hasta antenas repetidoras, y cada válvula cuenta con medios para ser actuada inalámbricamente, en que dichos medios para cada sensor y válvula se disponen en receptáculos tubulares de polietileno de alta densidad que descansan sobre la superficie de la pila. Un sistema de control computacional, capaz de recibir la información transmitida por las antenas repetidoras, para el monitoreo y control a través del telecomando de dichas válvulas.

Description

SISTEMA DE CONTROL Y MONITOREO DE RIEGO EN PILAS DE LIXIVIACIÓN
CAMPO DE APLICACIÓN
Aplicado a Ia extracción de cobre en pilas de lixiviación.
DESCRIPCIÓN DEL ARTE PREVIO
En una instalación convencional de lixiviación se considera una pila de materia prima sobre Ia cual se construye un sistema de riego por goteo o aspersión, a través del que se vierte lentamente una solución acida de agua con ácido sulfúrico en Ia superficie de las pilas. Esta solución se infiltra en Ia pila hasta su base, actuando rápidamente al entrar en contacto con los minerales. La solución disuelve el cobre contenido en los minerales, formando una solución de sulfato de cobre, Ia que es recogida por el sistema de drenaje y llevada fuera del sector de las pilas en canaletas impermeabilizadas.
El riego de las pilas, es decir, Ia lixiviación, se mantiene normalmente por 45 a 100 días, pudiéndose extender este período dependiendo de Ia ley y tipo de mineral, después de Io cual se supone que se ha agotado casi completamente Ia cantidad de cobre lixiviable. El material restante o ripio es transportado mediante correas a botaderos donde se podría reiniciar un segundo proceso de lixiviación para extraer el resto de cobre.
El proceso de lixiviación es fundamental para Ia obtención de cobre fino, el cuál llega a una pureza del 97-98%. El objetivo de Ia lixiviación es Ia extracción de Ia mayor cantidad de cobre en el menor tiempo posible. Esto se logra pasando Ia mayor cantidad de fluido a través de Ia pila por medio del riego, sin que esta se vea afectada en su estructura ni en el proceso físico-químico de Ia lixiviación. Como antecedente del control de Ia variables de proceso se hace referencia a Ia patente concedida 539-1973, con fecha de registro 28/10/1975. En esta patente se presenta Ia "Lixiviación de minerales de cobre oxidados, mediante Ia acción de ácido sulfuroso, caracterizado porque las condiciones de operación, tales como temperatura, acidez y concentración de cobre de Ia solución, se mantienen entre límites especificados".
Respecto a Ia instalación convencional de lixiviación antes expuesta se puede encontrar variantes relativo a Ia manera en que se riega, como ejemplo considérese el documento WO03/102253 análogo a Ia solicitud de patente chilena 3079-2004, de TECHNOLOGICAL RESOURCES PTY LIMITED. El documento se refiere a un método de lixiviación de un metal desde una pila de mineral, que considera establecer un flujo descendente de un fluido para lixiviación a través de una sección de Ia pila mediante el suministro de dicho fluido sobre Ia superficie Ia sección, y permitir el drenaje del fluido, conteniendo el elemento metálico en solución, desde Ia base de Ia pila. El método está orientado a suministrar flujo sobre Ia superficie de Ia sección a una tasa de riego suficiente para que el flujo descendente sature Ia sección de Ia pila. Esta condición de saturación, según se indica en el documento, permite Ia extracción de Ia mayor cantidad de cobre.
Situación a nivel nacional
Hoy, en Ia industria minera podemos ver problemas importantes en Ia distribución y uniformidad del fluido sobre Ia pila. Por una parte esto se debe a que Ia información con que se cuenta durante el proceso de riego es macro, teniendo información de los caudales totales de las pilas y no el detalle de cada módulo que compone Ia pila. Por Io tanto, es difícil saber si el caudal total pasó por un módulo o se repartió uniformemente en toda Ia pila, como es Io deseado. En resumen, Ia extracción de cobre a fin de mes no es Ia esperada, a pesar que los volúmenes de fluido totales son los correctos.
Por otro lado tenemos que Ia pila de lixiviación, estructuralmente es una superficie inestable, es difícil desplazarse en su superficie, además de estar utilizando sustancias altamente peligrosas como es el ácido sulfúrico. Adicionalmente todo el manejo es manual, Io que hace muy difícil una adecuada operación y control en toda su extensión.
Por el manejo que se realiza del riego constantemente hay cambios.,, como por ejemplo, del tipo de fluido que se esta utilizando, Ia tasa de riego en base al caudal total del sistema, variaciones de presión, etc. Manualmente es muy difícil tener un control riguroso ya que se requeriría de un número muy alto de personal capacitado, para operar el sistema con Ia oportunidad que se requiere y así evitar los eventos no deseados. Hoy esto no es así.
En Resumen, en el proceso de riego es importante mantener Io más constante posible una tasa de riego definida anteriormente medida en l/h/m2, siempre y cuando Ia pila no colapse por exceso de flujo. El riego debe ser Io más homogéneo posible debiéndose trabajar con coeficientes de uniformidad mayores al 90%. Otro factor importante son los eventos no deseados donde Ia rotura de tuberías, anegamientos superficiales de Ia pila, y desmoronamientos son los más frecuentes.
La operación sobre Ia pila tanto en el manejo y control del riego de Ia pila es realizada manualmente habiendo uno o más operarios realizando estas labores. Todo se realiza en base a Ia experiencia del operador de Ia pila, no existiendo información objetiva y oportuna para Ia toma de decisiones.
En Ia mayoría de las pilas se ve que las tasas de riego esperadas no se cumplen, se ven apozamientos superficiales no deseados, niveles freáticos altos, desmoronamientos de taludes, etc. Todo esto con lleva a mayor costos en insumos (ácido Sulfúrico), mayor costo energético por bombeo de fluido, mayor costo operativo y un alto costo alternativo de tener Ia pila con un funcionamiento adecuado.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
El sistema de monitoreo y control de riego para pilas de lixiviación, está diseñado para lograr tener información en tiempo real de distintas variables importantes en el proceso de lixiviación de minerales, y para mantener un control del flujo a través del control y operación automatizada de válvulas de control hidráulico. Con esta información disponible es posible tomar decisiones de cómo regar, ver en tiempo real eventos no deseados y poder modelar el riego para una condición particular y así lograr con datos objetivos un manejo que hoy no se realiza, ya que a nivel de Ia malla de riego, sobre Ia pila de lixiviación todo el sistema de riego se opera manualmente no existiendo ningún tipo de instrumentación que permita tener información objetiva del riego sobre Ia pila en tiempo real.
El sistema integra control de variables hidráulicas, variables hidrodinámicas y de proceso además de Ia operación telemétrica de las válvulas de control hidráulico.
Cada una de las variables antes mencionadas son medidas por medio de un sensor determinado especialmente para esta función.
Cada uno de estos sensores se instala en el lugar físico donde debe realizarse Ia medición. Pudiendo variar de lugar en cada caso.
Cada sensor está conectado a un transmisor inalámbrico el cuál transmite Ia información tomada por el sensor a una antena repetidora que a su vez se comunica a un sistema central donde se encuentra un PC con el software que controla el sistema y procesa los datos en gráficas y almacena registros históricos en bases de datos.
Cada uno de los equipos sensor-transmisor tiene como fuente de energía una batería recargable, con una autonomía dependiente de Ia capacidad de Ia batería y de Ia frecuencia en tiempo que se programe para tomar los datos (por ejemplo, sensar los instrumentos cada 5 min). Todo esto está con una protección de un tubo de polietileno de alta densidad (HDPE), resistente a las condiciones medio ambientales que estará expuesto. A parte de los sensores, está Ia automatización de las válvulas de control hidráulico y las válvulas de flushing (lavado de tubería). Para ambos tipos de válvulas es posible un accionamiento a distancia, sin cables y permitiendo Ia operación remota.
El número de antenas repetidoras en Ia pila se determinará considerando el número de equipos instalados, el alcance de los transmisores, el alcance de las mismas antenas repetidoras, y Ia distancia al sistema de control computacional. La alimentación eléctrica de las antenas repetidoras será proveída mediante paneles solares y un banco de baterías protegido contra el medio ácido.
Este sistema está diseñado modularmente, donde es posible trabajar con todos o con un módulo indistintamente.
A continuación se describen los módulos del sistema:
1.- Operación de válvulas: con este sistema es posible controlar y operar Ia válvula de control de riego de un módulo determinado telemétricamente y trabajar con más de una tasa de riego.
2.- Monitoreo de Presiones: puede establecerse en dos niveles, dependiendo de las necesidades del monitoreo, que se diferencian por Ia cantidad de sensores instalados. En un primer nivel, con un sensor de presión a Ia entrada del módulo de riego, es posible verificar Ia presión regulada por Ia válvula de control de riego, es decir, Ia presión real de trabajo. En un segundo nivel se agrega otro sensor de presión para conocer Ia caída de presión debido al consumo de las líneas de emisores del módulo de riego. El control de las presiones es fundamental para saber cuál es el caudal teórico de riego, o tasa teórica, a una presión de trabajo determinada. Además permite evaluar el estado hidráulico de Ia red de riego. Con esto es posible determinar una fuga y el sector donde ocurre o ver indirectamente el taponamiento de los emisores de riego. Este equipo se instala sobre Ia tubería a Ia que se conectan las líneas de emisores. 3,- Flushing automático: es un sistema de limpieza de las líneas de emisores que nos evita un taponamiento prematuro de los dispositivos para surtir el fluido, esto está controlado por válvulas on/off operadas de forma telemétrica. Todas las líneas de emisores se conectan a una tubería de drenaje, en el extremo opuesto a Ia entrada del fluido. En al menos un extremo de esta tubería se instala una válvula on/off para lavar Ia línea automáticamente cuando el fluido trae muchos sólidos. A este sistema está incorporado un sensor de turbiedad que nos indicará objetivamente cuando Ia solución utilizada en el riego está con un alto contenido de sólidos. Este sensor se instala en cualquier punto de Ia red hidráulica.
4.- Variables de proceso: Monitoreo de pH, O2 gaseoso, y temperatura (T). Para esto se utilizan sensores dentro del lecho de pila para cada una de estas variables. Estos se instalan junto con Ia construcción de Ia pila. En el proceso de lixiviación ía temperatura, el pH y el O2 son variables importantes de estar midiendo en el perfil de Ia pila (distintas profundidades) para conocer Ia dinámica del proceso de lixiviación.
5.- Nivel freático: En el proceso de riego y lixiviación es importante conocer el nivel freático en Ia base de Ia pila y el perfil de mojamiento de Ia pila. Un nivel freático alto detiene, en Ia zona afectada, Ia reacción química que se desea. Por otro lado aumenta el riesgo de rotura mecánica de Ia pila. Esta variable es monitoreada con un instrumento que mide el contenido de fluido a distintas profundidades, y que por Io tanto entrega el perfil de mojamiento.
6.- Contenido de fluido en Ia pila: un sensor similar al del nivel freático pero de un largo de hasta 50 cm, por Io tanto entrega el perfil de mojamiento en esos 50 cm. Indirectamente nos da Ia velocidad de infiltración del fluido, contenido en ese perfil y Ia existencia de apozamiento superficial en ese punto.
7,- Caudal: caudal instantáneo real y acumulado del módulo de riego medido con un caudalímetro, en cada sector de riego. Una versión alternativa, más económica, considera medir caudal por grupos o sectores, por ejemplo medir el caudal de los módulos asociados a una misma tubería principal. BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Figura 1 : Presenta un módulo de riego de una pila de lixiviación conectado a una tubería principal (10). Se representan esquemáticamente los componentes contemplados en Ia Invención.
Figura 2: Vista en planta parcial de una pila de lixiviación, donde en particular se conectan módulos de riego a dos tuberías principales (10).
Figura 3: Conjunto correspondiente al sensor de presión primario (1) o al sensor de presión secundario (2), según Ia configuración de Ia presente invención.
Figura 4: Despiece del conjunto correspondiente al cualquiera de los sensores de presión de Ia Figura 3.
Figura 5: Conjunto correspondiente al sensor de turbiedad (3), según Ia configuración de Ia presente invención.
Figura 6: Conjunto correspondiente al caudalímetro (5), en el caso particular de un caudalímetro ultrasónico (22) para montaje exterior sobre Ia tubería.
Figura 7: Conjunto correspondiente al sensor de contenido de fluido (7) y/o al sensor de nivel freático (8), según Ia configuración de Ia presente invención.
Figura 8: Corte transversal de Ia pila en el cual se aprecia el conjunto correspondiente al dispositivo (6) para medición de variables de proceso, según Ia configuración de Ia presente invención.
Figura 9: Detalle de Ia figura anterior correspondiente al dispositivo (6).
Figura 10: Conjunto correspondiente a una válvula de control de riego (9) o a una válvula ON/OFF (4), según Ia configuración de Ia presente invención. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LOS DIBUJOS
Figura 1
Cada componente que se puede instalar en Ia pila de lixiviación se presenta esquemáticamente en el módulo de riego de Ia Figura 1 , esta configuración de módulo es atípica y se presenta con fines explicativos.
En la tubería de distribución (11) y a partir de Ia conexión con Ia tubería principal (10), se presentan en orden descendente según el sentido de flujo los siguientes instrumentos: Ia válvula de control de riego (9), un caudalímetro (5) que puede ser por ejemplo de tipo ultrasónico, un sensor de presión primario (1) para medir Ia presión de entrada del fluido al módulo, y un sensor de presión secundario (2) que se dispone próximo al extremo ciego de Ia tubería de distribución. Con Io cual los módulos de Operación de válvulas, Caudal, y Monitoreo de presiones tienen dispuestos sus sensores y actuadores.
Las líneas de emisores (12) se extienden por sobre Ia superficie de Ia pila en forma paralela, entre Ia tubería de distribución (11) y Ia tubería de drenaje (14). Una pluralidad de goteros (13) -el emisor del flujo puede ser de otro tipo- instalados en cada una de estas líneas permite surtir el fluido. Donde Ia distancia entre líneas de emisores (12) y entre los goteros (13) en una misma línea dependerá del diseño hidráulico del sistema.
La tubería de drenaje (14) cuenta con una válvula ON/OFF (4) en un extremo y el extremo opuesto ciego o con una tapa. En otros diseños podría incluirse una segunda válvula ON/OFF en el extremo taponado. Conectado preferentemente en by-pass a una línea de emisores (12) se ubica el sensor de turbiedad (3), que junto a Ia válvula ON/OFF (4) son integrantes del módulo de Flushing automático.
El módulo de Variables de proceso cuenta con un dispositivo (6) -dispositivo con una pluralidad de sensores para el monitoreo de las variables pH, O2, y Temperatura (Ta) a distintos niveles de Ia pila-. La cantidad y ubicación de dispositivos de este tipo en Ia pila dependerá del nivel de monitoreo deseado, sin embargo sería extraño contar con uno por cada módulo como se presenta en este ejemplo.
El monitoreo de Contenido de fluido en Ia pila y del Nivel freático se realiza con sensores que disponen de elementos para Ia medición de Ia resistividad de terreno intervalos establecidos dentro de un tubo que los aloja. De éste modo entregan datos para distintos niveles de Ia pila. En Ia Figura 1 se dispone de un sensor que incorpora un sensor de Contenido de fluido en Ia pila (7) y un sensor de Nivel freático (8) gracias a que registra varios niveles dentro de los primeros 50 cm desde Ia superficie, y de forma más espaciada registra niveles hasta Ia base de Ia pila. La cantidad y ubicación de dispositivos de este tipo en Ia pila dependerá del nivel de monitoreo deseado, sin embargo sería extraño contar con uno por cada módulo.
La antena repetidora (15) se ubica adosada a una porción de Ia tubería de distribución.
FIGURA 2
Vista en planta de una pila de lixiviación es de mayor longitud a Io mostrado en Ia Figura 2, sin embargo, puede seguir el mismo patrón por cada 6 módulos. Esta figura corresponde a un ejemplo de realización en que se dispone de:
- Sensor de turbiedad (3) para cada módulo de riego.
- Un dispositivo (6) para Ia medición de las variables de proceso.
- Una antena repetidora (15).
- Un sensor de contenido de fluido (7) y/o al sensor de nivel freático (8). - Válvulas de control de riego, válvulas ON/OFF, y caudalímetros por cada módulo de riego (se omitió referencias numéricas)
Figuras 3, 4. 5. 6 v 7
El conjunto correspondiente al sensor de presión primario (1), como se presenta en el despiece de Ia Figura 4 el sensor está conectado a un transmisor inalámbrico (18) y a una batería (17) como fuente de energía. Ambos elementos (17 y 18) están dispuestos en un receptáculo tubular (16) de HDPE para protegerlos y permitir el acceso de un operario para realizar el cambio de baterías y/o mantención.
Dicho receptáculo tubular (16) de HDPE normalmente descansa sobre Ia superficie de Ia pila, manteniendo Ia estanqueidad requerida para el funcionamiento.
Esta configuración para permitir el monitoreo a distancia es característica de Ia presente invención y se presenta en los sensores de turbiedad (3) -Fig. 5-, el caudal ímetro -Fig. 6-, el sensor de contenido de fluido (7) y/o el sensor de nivel freático (8) -Fig.7-, y el dispositivo (6) para Ia medición de las variables de proceso - Fig.8 y 9-.
En el conjunto correspondiente al sensor de turbiedad (3), en Ia Figura 5, el elemento sensor (21) se encuentra conectado a dos líneas del mismo tipo que las líneas de emisores (12), permitiendo su conexión en by-pass.
En el conjunto correspondiente al caudalímetro (5), en Ia Figura 6, se presenta un caudal ímetro de tipo ultrasónico (22) para ser dispuesto adosado exteriormente a una tubería según sus especificaciones. Como ya se indicó, Ia señal obtenida se recibe y transmite en los componentes dentro del receptáculo tubular (16) de HDPE.
El conjunto en Ia Figura 7 corresponde al sensor de contenido de fluido (7) y/o al sensor de nivel freático (8). Entre ambos Ia única diferencia es Ia longitud del vastago (23) y Ia separación entre los elementos para Ia medición de Ia resistividad del terreno al interior de dicho vastago. Este producto del mismo modo que el caudalímetro ultrasónico se encuentra disponible comercialmente.
Figuras 8 v 9
En Ia vista en corte de Ia pila de lixiviación en Ia Figura 8 se puede apreciar los taludes (24) del material de Ia pila, Ia base (25) que está protegida para evitar infiltración del fluido lixiviante con su contenido de cobre fuera de Ia pila, fluido que además es colectado por las tuberías (26) para conducirlo a Ia siguiente etapa del proceso de obtención de cobre.
Además, en las Figuras 8 y 9 se aprecia como Ia mayor parte del dispositivo (6) se encuentra inmerso en el material de Ia pila, entre Ia superficie y Ia base de ésta.
Un tubo (29) o vastago de HDPE inserto verticalmente en Ia pila hasta Ia base de ésta sirve de soporte a grupos de sensores pH-Ta (27) y O2 gaseoso-Ta (28), dispuestos a intervalos definidos, según los requisitos de monitoreo, a todo el largo del tubo (29) mediante algún método de sujeción o amarre, como por ejemplo el uso de amarras plásticas o abrazaderas de material resistente al medio ácido.
Las líneas de señal y de alimentación eléctrica desde y/o hacia los sensores (27 y 28), y las partes de cada sensor que no toleren condiciones de acidez son protegidas mediante una envoltura o funda, de un material resistente e impermeable al medio ácido en Ia pila.
El receptáculo tubular (16) de HDPE, dispuesto sobre Ia superficie de Ia pila, sirve como alojamiento a las baterías y transmisores necesarios para emitir las señales generadas por los sensores. Los cables (30) llegan con su envoltura protectora desde el interior de Ia pila hasta éste receptáculo tubular (16).
Este montaje de los sensores para las variables de proceso requiere que Ia instalación se realice junto con Ia construcción de Ia pila. Primero, el dispositivo (6) debe ser ensamblado, cableado y aplicadas las envolturas protectoras. Segundo, se dispone del dispositivo (6) anterior de forma concéntrica -aproximadamente- con un tubo de mayor diámetro. Tercero, se dispone el conjunto anterior verticalmente durante Ia adición de mineral a Ia pila. Cuarto, el tubo externo es retirado mientras se retiene el dispositivo (6) apoyado en Ia base de Ia pila.
Figura 10
En esta figura el o los actuadores eléctricos (32), serán solenoides con las características requeridas por los pilotos reductores de presión agregados modularmente a cada válvula de control de riego (9). En el caso de las válvulas ON/OFF (4) solo hay una alternativa de accionamiento.
Un sistema de control computacional en una posición remota es capaz de emitir señales para controlar cada válvula asociadas a una misma tubería de distribución, o de drenaje, de forma independiente.
Al interior del receptáculo tubular (16) de HDPE para cada válvula se dispone de un receptor inalámbrico con un amplificador y una batería, capaces de entregar Ia señal de control requerida.

Claims

REIVINDICACIONES
1. Un equipamiento para monitoreo, mantención y control de riego para pilas de lixiviación, para instalarse a una red de riego que incluye tuberías principales que se extienden longitudinalmente a un lado de las pilas, tuberías de distribución paralelas entre sí se extienden a través de Ia pila desde las tuberías principales a intervalos definidos, y líneas de goteros, paralelas y a intervalos suficientemente estrechos, que se extienden longitudinalmente desde las tuberías de distribución hasta las tuberías de drenaje, en que cada línea de goteros tiene una pluralidad de salidas o aspersores para el fluido a surtir, CARACTERIZADO porque comprende:
a) Al menos un sensor de presión en cada tubería de distribución. b) Una válvula de control de riego, de pilotaje eléctrico, conectada a cada tubería de distribución. c) Al menos un sensor de turbiedad ubicado en cualquier punto de las líneas de goteros, correspondientes a una misma tubería de distribución. d) Al menos una válvula ON/OF, de pilotaje eléctrico, instalada en cada tubería de drenaje. e) Un caudalímetro conectado a cada tubería de distribución. f) Al menos un dispositivo con una pluralidad de sensores para el monitoreo de las variables pH, O2 gaseoso, y temperatura a distintos niveles en Ia pila de lixiviación. g) AI menos un sensor de contenido de fluido para medir en el perfil de Ia pila desde Ia superficie hasta Ia base de Ia pila. h) Al menos-un-sensorde contenido-de-fluido- para-mediren el perfil de Ia pila- desde Ia superficie hasta una profundidad de 0,5 m. i) Antenas repetidoras. j) Un sistema de control computacional capaz de recibir e interpretar señales provenientes de una pluralidad de antenas repetidoras, y emitir señales para controlar cada sector cubierto por todas las líneas de goteros asociadas a una misma tubería de distribución, o módulo de riego, de forma independiente. Donde además:
- cada sensor, incluido el caudalímetro, está conectado a un transmisor inalámbrico y a una batería como fuente de energía.
- dichos transmisor inalámbrico y batería, y las partes del sensor que Io requieran, están dispuestos en un receptáculo tubular de polietileno de alta densidad (HDPE).
- cada válvula está conectada a un receptor inalámbrico, un amplificador y una batería.
- dichos receptor inalámbrico, amplificador y batería, están dispuestos en un receptáculo tubular HDPE.
- dichos receptáculos tubulares de HDPE descansan sobre Ia superficie de Ia pila.
- Un número de antenas repetidoras suficientes considerando, el número de equipos instalados, el alcance de los transmisores, el alcance de las mismas antenas repetidoras y Ia distancia al sistema de control computacional.
2. Equipamiento para monitoreo, mantención y control de riego para pilas de lixiviación de acuerdo con Ia reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque un sensor de presión primario está conectado aguas arriba de Ia mayoría de las líneas de goteros.
3. Equipamiento para monitoreo, mantención y control de riego para pilas de lixiviación de acuerdo con Ia reivindicación 2, CARACTERIZADO porque dicho
-sensor- -de- presión- se- ubica- -preferentemente -aguas-- arriba-todas— las-líneas-de¬ goteros.
4. Equipamiento para monitoreo, mantención y control de riego para pilas de lixiviación de acuerdo con Ia reivindicación 1, CARACTERIZADO porque un sensor de presión secundario está conectado a continuación de Ia última línea de goteros.
5. Equipamiento para monitoreo, mantención y control de riego para pilas de lixiviación de acuerdo con Ia reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque cada válvula de control de riego se ubica aguas abajo de Ia conexión con Ia tubería principal, en cada tubería de distribución.
6. Equipamiento para monitoreo, mantención y control de riego para pilas de lixiviación de acuerdo con Ia reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque cada válvula de control de riego es una válvula de control hidráulico con pilotos reductores de presión de funcionamiento compensado frente a cambios de presión del flujo en Ia alimentación.
7. Equipamiento para monitoreo, mantención y control de riego para pilas de lixiviación de acuerdo con Ia reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque cada válvula de control de riego tiene una cantidad de pilotos reductores de presión, que definen regímenes de flujo, y que se agregan modularmente a Ia válvula.
8. Equipamiento para monitoreo, mantención y control de riego para pilas de lixiviación de acuerdo con Ia reivindicación 1 y 7, CARACTERIZADO porque cada piloto reductor de presión puede ser seleccionado con un pulso eléctrico, mediante solenoides instalados para actuarlos, y posteriormente actúa Ia retención.
9. Equipamiento para monitoreo, mantención y control de riego para pilas de lixiviación de acuerdo con Ia reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque Ia o las válvulas ON/OF están ubicadas preferentemente los extremos dicha tubería de drenajer ~
10. Equipamiento para monitoreo, mantención y control de riego para pilas de lixiviación de acuerdo con Ia reivindicación 1 y 2, CARACTERIZADO porque el caudalímetro se ubica aguas abajo de Ia válvula de control de riego y aguas arriba del primer sensor de presión, en cada tubería de distribución.
11. Equipamiento para monitoreo, mantención y control de riego para pilas de lixiviación de acuerdo con Ia reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque el dispositivo con una pluralidad de sensores para el monitoreo de variables pH, O2 gaseoso, y temperatura a distintos niveles de una pila de lixiviación, comprende:
- un tubo o vastago de HDPE inserto verticalmente en Ia pila hasta Ia base de ésta.
- grupos de sensores (pH, O2 gaseoso, y temperatura) dispuestos a intervalos definidos, según los requisitos de monitoreo, a todo el largo del tubo mediante algún método de sujeción o amarre.
- envoltura o funda, de un material resistente e impermeable al medio ácido en la pila, aplicada a cada grupo de líneas de señal y de alimentación eléctrica desde y/o hacia los sensores, protegiendo también las partes de cada sensor que no toleren dichas condiciones de acidez.
- baterías y transmisores necesarios para emitir las señales generadas por los sensores.
- receptáculo tubular de HDPE, en que están dispuestos las baterías y transmisores necesarios para los sensores, dispuesto sobre Ia superficie de Ia pila.
12. Equipamiento para monitoreo, mantención y control de riego para pilas de lixiviación de acuerdo con Ia reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque los sensores de contenido de fluido funcionan midiendo Ia resistividad del terreno a distintas profundidades.
13. Un método de monitoreo de presiones en una red de riego para pilas de -—lixiviación estructuradas -en -módulos- de- riegormódulos-que-corresponden-al -sector- de Ia pila cubierto por todas las líneas de goteros asociadas a una misma tubería de distribución, CARACTERIZADO porque para cada módulo de riego comprende las etapas siguientes:
a) Configurar como parámetro el valor de Ia caída de presión mínima y de Ia caída de presión máxima. b) Transmitir inalámbricamente y de forma simultánea Ia medida de Ia pareja de sensores de presión asociado a Ia tubería de distribución correspondiente, tras un intervalo de tiempo configurado entre transmisiones. c) Recepción de Ia señal y presentación o actualización en pantalla, del valor de las variables medidas, en un una matriz de presiones de entrada y presiones de salida para todos los módulos de riego, siendo cada módulo individualizado. d) Determinar el caudal teórico para el respectivo módulo de riego, en función de Ia caída de presión y del diseño hidráulico de Ia red de riego. e) Actualizar una base de datos para Ia evolución temporal de las presiones medidas y el caudal teórico. f) Activar un aviso de alerta de obturación cuando Ia caída de presión sea inferiora Ia caída de presión mínima. g) Activar un aviso de alerta de rotura de Ia red de riego cuando Ia caída de presión sea superior a Ia caída de presión máxima. h) Volver al paso (b).
14. Un método para controlar el flujo de una red de riego para pilas de lixiviación estructuradas en módulos de riego, módulos que corresponden al sector de Ia pila cubierto por todas las líneas de goteros asociadas a una misma tubería de distribución, CARACTERIZADO porque para cada módulo de riego comprende las etapas siguientes:
a) Configurar- manualmente-una-eantidad determinada de -regímenes-de- flujo en Ia válvula de control de riego, cada régimen de flujo asociado a distintas tasas de riego a utilizar en distintas etapas de Ia explotación de Ia pila. b) El operador selecciona una de las tasas de riego disponibles en el sistema de control computacional. c) Telecomando de Ia válvula de control de riego, estableciendo el régimen de flujo correspondiente a Ia tasa de riego escogida. d) Si se requiere modificar Ia tasa de riego ir al paso (b). Donde además:
- dichos regímenes de flujo que están compensados ante variaciones de presión en Ia alimentación del flujo.
- El comando a distancia de Ia válvula de control de riego requiere de un pulso para producir el cambio entre regímenes de flujo, posteriormente y hasta que vuelva a ser actuada, Ia válvula se mantiene retenida en dicha posición.
15. Un método para automatizar Ia mantención de una red de riego para pilas de lixiviación estructuradas en módulos de riego, módulos que corresponden al sector de Ia pila cubierto por todas las líneas de goteros asociadas a una misma tubería de distribución, CARACTERIZADO porque para cada módulo de riego comprende las etapas siguientes:
a) Configurar como parámetro el valor crítico para Ia turbiedad. b) Transmitir inalámbricamente Ia medida de Ia turbiedad, correspondiente a alguna de las líneas de goteros del módulo respectivo, tras un intervalo de tiempo configurado entre transmisiones. c) Recepción de Ia señal y comparación de Ia medida registrada con el valor crítico para Ia turbiedad:
• Si Ia medida registrada es mayor, seguir al paso (d)
• Si Ia medida registrada es menor, volver al paso (b) d) Transmisión inalámbrica de Ia señal para el drenaje del módulo de riego correspondiente a dicha medida de turbiedad alta. e) Recepción de Ia señala amplificaciónry-aceionamiento -de -la-apertura- de la- o las válvulas dispuestas para el drenaje, operación con una duración preestablecida, f) Volver al punto (b).
16. Un método de monitoreo del caudal en una red de riego para pilas de lixiviación estructuradas en módulos de riego, módulos que corresponden al sector de Ia pila cubierto por todas las líneas de goteros asociadas a una misma tubería de distribución, CARACTERIZADO porque para cada módulo de riego comprende las etapas siguientes:
a) Transmitir inalámbricamente Ia medida del caudal asociado a Ia tubería de distribución correspondiente, tras un intervalo de tiempo configurado entre transmisiones. b) Recepción de Ia señal y actualización en pantalla y en una base de datos, del caudal medido, y el caudal acumulado por módulo y en Ia pila. c) Volver al punto (a).
17. Un método para el monitoreo de las variables de proceso de pilas de lixiviación, CARACTERIZADO porque comprende las etapas siguientes:
a) Transmitir inalámbricamente las medidas de pH, 02 gaseoso, y temperatura correspondientes a distintos niveles de Ia pila de lixiviación, tras un intervalo de tiempo configurado entre transmisiones. b) Recepción de Ia señal y presentación o actualización en pantalla del valor de las variables medidas para cada nivel de Ia pila. c) Simultáneamente, actualizar gráficos en pantalla y una base de datos para Ia evolución temporal de cada variable a cada nivel de Ia pila. d) Volver al paso (a).
18. Un método para el monitoreo del nivel freático y perfil de mojamiento para pilas de lixiviación, CARACTERIZADO porque comprende las etapas siguientes:
a) Transmitir inalámbricamente las medidas de contenido de fluido correspondientes a distintos niveles de Ia pila de lixiviación, tras un intervalo de tiempo configurado entre transmisiones. b) Recepción de Ia señal y presentación o actualización en pantalla del valor de las variables medidas para cada nivel de Ia pila. c) Simultáneamente, actualizar gráficos en pantalla y una base de datos para Ia evolución temporal de Ia variable a cada nivel de Ia pila. d) Actualizar una base de datos para Ia evolución temporal de las presiones medidas y el caudal teórico. e) Volver al paso (a).
19. Un método para el monitoreo del contenido de fluido superficial para pilas de lixiviación, CARACTERIZADO porque comprende las etapas siguientes:
a) Transmitir inalámbricamente las medidas de contenido de fluido correspondientes varios niveles en los primeros 50 cm de profundidad de Ia pila de lixiviación, tras un intervalo de tiempo configurado entre transmisiones. b) Recepción de Ia señal, y actualizar una base de datos para Ia evolución temporal de cada variable a cada nivel de Ia pila. c) Registro del tiempo a contar del inicio del riego en que se detecta por primera vez contenido de fluido mayor a un porcentaje definido, para cada nivel. d) Presentación o actualización en pantalla del valor de contenido de agua para cada nivel, y del valor de velocidad de infiltración obtenido a partir de los datos del paso anterior. e) Volver al paso (a).
20. Un método para monitoreo y control de riego en una red de riego para pilas de lixiviación estructuradas en módulos de riego, módulos que corresponden al sector de Ia pila cubierto por todas las líneas de goteros asociadas a una misma tubería de distribución, CARACTERIZADO porque para cada módulo de riego comprende las etapas de siguientes:
a) Configurar como parámetro Ia variación máxima de flujo. b) Configurar manualmente una cantidad determinada de regímenes de flujo en Ia válvula de control de riego, cada régimen de flujo asociado a distintas tasas de riego a utilizar en distintas etapas de Ia explotación de Ia pila. c) El operador selecciona una de las tasas de riego disponibles en el sistema de control computacional. d) Telecomando de Ia válvula de control de riego, estableciendo el régimen de flujo correspondiente a Ia tasa de riego escogida. e) Transmitir inalámbricamente, tras un intervalo de tiempo configurado entre transmisiones, las medidas de:
• caudal asociado a Ia tubería de distribución correspondiente,
• contenido de fluido correspondientes varios niveles en los primeros 50 cm de profundidad de Ia pila de lixiviación, f) Recepción de las señales en el sistema de control computacional. g) Activar un aviso de alerta y un registro cuando Ia diferencia entre el régimen de flujo y el caudal medido sea mayor que Ia variación máxima de flujo. h) Actualización en pantalla y en una base de datos del caudal medido y el caudal acumulado, por módulo y en Ia pila, i) Activar un aviso de alerta de empozamiento y transmitir una señal de detención del flujo para el módulo de riego en que el contenido de fluido indique saturación total en todos los niveles, j) Actualizar una base de datos para Ia evolución temporal del contenido de fluido a cada nivel de Ia pila, k) Si se requiere modificar Ia tasa de riego, dentro de las posibilidades establecidas en (b) ir al paso (c).
Donde además:
- dichos regímenes de flujo que están compensados ante variaciones de presión en Ia alimentación del flujo.
- El comando a distancia de Ia válvula de control de riego requiere de un pulso para producir el cambio entre regímenes de flujo, posteriormente y hasta que vuelva a ser actuada, Ia válvula se mantiene retenida en dicha posición.
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