WO2016179718A1

WO2016179718A1 - Tambor de aglomeración para el pretratamiento de minerales

Info

Publication number: WO2016179718A1
Application number: PCT/CL2016/050023
Authority: WO
Inventors: Oscar ENGDAHL TOLEDO; Juan Carlos FLAQUER; Jorge IPINZA ABARCA; Juan Patricio IBÁÑEZ
Original assignee: K+S Chile S.A.; Universidad Técnica Federico Santa María
Priority date: 2015-05-13
Filing date: 2016-05-12
Publication date: 2016-11-17
Also published as: CN107847889B; CA2985856A1; CL2015001298A1; US20180119247A1; AU2016262178B2; AR104611A1; CN107847889A; US10544480B2; PE20180370A1; AU2016262178A1; ZA201708260B

Abstract

La presente invención se refiere a un tambor de aglomeración y a un procedimiento de aglomeración de mineral realizado en el interior de dicho tambor para el pretratamiento de minerales, ambos utilizados principalmente en hidrometalurgÍía. Dicho tambor y procedimiento emplean un sistema y una etapa de recirculación de gases como parte de la invención. Además, dentro del procedimiento de aglomeración se incluye el proceso de reacciones químicas que ocurren en el interior del tambor de aglomeración. El tambor de aglomeración, el procedimiento de aglomeración y el proceso reactivo permiten obtener aglomerados uniformes, estables y poco degradables, que poseen una mayor superficie de contacto aglomerado-reactivo. Los aglomerados o glómeros producidos en el tambor de aglomeración y de acuerdo con el proceso de la invención incrementan el rendimiento extractivo del proceso posterior de lixiviación, reduciendo la creación de vías preferenciales de la solución lixiviante en las pilas de lixiviación. Adicionalmente, el tambor y procedimiento de la invención permiten evitar la liberación de gases al ambiente, contando con un sistema de recirculación de gases que, al ser cerrado, mantiene los gases dentro del tambor de aglomeración y del proceso. Esta recirculación de gases permite no solo evitar la liberación de los mismos al ambiente, sino que reduce los costos de operación el emplear los gases recirculados como parte del proceso de aglomeración.

Description

TAMBOR DE AGLOMERACIÓN PARA EL PRETRATAMIENTO DE MINERALES

MEMORIA DESCRIPTIVA

La presente invención se refiere a un tambor de aglomeración y a un procedimiento de aglomeración de mineral realizado en el interior de dicho tambor para el pretratamiento de minerales, ambos utilizados principalmente en hidrometalurgia. Dicho tambor y procedimiento emplean un sistema y una etapa de recirculación de gases como parte de la invención. Además, dentro del procedimiento de aglomeración se incluye el proceso de reacciones químicas que ocurren en el interior del tambor de aglomeración. El tambor de aglomeración, el procedimiento de aglomeración y el proceso reactivo permiten obtener aglomerados uniformes, estables y poco degradables, que poseen una mayor superficie de contacto aglomerado-reactivo. Los aglomerados o glómeros producidos en el tambor de aglomeración y de acuerdo con el proceso de la invención incrementan el rendimiento extractivo del proceso posterior de lixiviación, reduciendo la creación de vías preferenciales de la solución lixiviante en las pilas de lixiviación. Adicionalmente, el tambor y procedimiento de la invención permiten evitar la liberación de gases al ambiente, contando con un sistema de recirculación de gases que, al ser cerrado, mantiene los gases dentro del tambor de aglomeración y del proceso. Esta recirculación de gases permite no solo evitar la liberación de los mismos al ambiente, sino que reduce los costos de operación el emplear los gases recirculados como parte del proceso de aglomeración. Antecedentes

Los procesos hidrometalúrgicos incluyen en sus diagramas de flujos cilindros o tambores de aglomeración, que son comúnmente empleados para mejorar los procesos de lixiviación. Los tambores de aglomeración son equipos principalmente destinados a la aglomeración en seco de minerales de granulometría media y fina, es decir, con un tamaño de partícula de entre 3/4 de pulgada a 1 pulgada.

En dichos tambores de aglomeración, y mediante la aportación de reactivos líquidos que se alimentan a continuación del ingreso del mineral, como por ejemplo, agua y ácido sulfúrico concentrado, se producen aglomerados uniformes, conocidos como "glómeros", los que son empleados en procesos posteriores como la lixiviación. Considerando lo anterior, los cilindros o tambores de aglomeración son equipos especialmente indicados para la aglomeración de minerales de cobre, oro, níquel y zinc, entre otros.

Generalmente, el cilindro de aglomeración conocido en la técnica está formado por una única cámara abierta al ambiente, estando provisto interiormente de barras elevadoras de sección rectangular adecuadamente espaciadas para que con el giro del cilindro se genere un movimiento de rodadura del material en el interior del mismo. Dicho movimiento de rodadura del material, junto a la humectación originada por los reactivos aportados en la zona de alimentación, producen la formación de un "glómero" uniforme y consistente. La velocidad de giro del cilindro de aglomeración, la sección de los elevadores y su espaciamiento, son estudiadas en cada caso concreto, de acuerdo a la naturaleza y tamaño de las partículas minerales a aglomerar, y al tiempo de residencia necesario para producir el "glómero".

Es así, que los tambores de aglomeración deben soportar elevados esfuerzos mecánicos producidos principalmente por el movimiento del material en su interior y por el peso e impacto de la carga de aglomeración que circula en el interior del tambor, razón por la cual deben estar construidos con materiales resistentes y enmarcarse en una estructura de gran robustez. Adicionalmente, los tambores de aglomeración, y principalmente el interior de los mismos, están sometidos a grandes cargas de desgaste producto tanto por el movimiento del material, lo que genera abrasión sobre las superficies, como por la presencia de un ambiente que puede ser corrosivo dependiendo de los reactivos empleados para producir los glómeros, razón por la cual preferentemente están construidos de materiales resistentes al desgaste o recubiertos con dichos materiales.

Considerando lo anterior, comúnmente los tambores de aglomeración se suministran formando una unidad compacta y completa, incluyendo una canaleta de alimentación, caja de descarga, salida de gases hacia el ambiente y flautas de dosificación de ácido en la zona de alimentación. En este punto se debe destacar que los tambores de aglomeración del arte previo liberan los gases producidos en el proceso directamente al ambiente, resultando en posibles riesgos ambientales y/o a la salud, por liberación de gases tóxicos, y limitando el empleo de reactivos deseables debido a su toxicidad.

Efectivamente, por ejemplo los documentos GB2192805, US2004156765 y AU2010207893 describen procesos y/o tambores de aglomeración que son abiertos al ambiente y/o que no describen un sistema o etapa de recirculación de gases que se integre al proceso de aglomeración que ocurre en el interior del tambor, por lo que dichos documentos describen sistemas y procesos se limitan al empleo de reactivos que no generen sustancias tóxicas que puedan liberarse al ambiente. Además, los documentos del arte previo que emplean reactivos que pueden liberar sustancias tóxicas, como la solicitud US2004156765, no consideran el tratamiento de dichas sustancias, por lo que no resuelven el problema asociado a su presencia en el proceso.

Por otra parte, el documento EP1734137 se refiere a un proceso de aglomeración de minerales de hierro que suprime la emisión de gases a la atmósfera, sin embargo, dicho procedimiento emplea un sistema de recirculación de gases residuales para su reincorporación en toberas de un alto horno como gases de combustión. Si bien este tipo de proceso es ampliamente conocido en la técnica, permitiendo reducir considerablemente la liberación de gases tóxicos al ambiente, como los de combustión, no es posible de implementar directamente en procesos de aglomeración, ya que dichos procesos comprenden sistemas rotativos que permiten formar los glómeros de material que son requeridos. Adicionalmente, la simple recirculación de gases en un equipo de aglomeración no resuelve el problema de emplear dichos gases para favorecer el proceso que se realiza dentro del equipo, por lo que no se mejoraría el procedimiento de aglomeración el incluir recirculación.

Frente a los problemas presentes en las soluciones disponibles en el arte previo, se hace necesario contar con un tambor de aglomeración y un proceso de aglomeración que produzca aglomerados uniformes, estables y poco degradables, con una mayor superficie de contacto aglomerado-reactivo, incrementando el rendimiento extractivo del proceso posterior de lixiviación, reduciendo la creación de vías preferenciales de la solución lixiviante en las pilas de lixiviación.

Adicionalmente, se hace necesario contar con un tambor de aglomeración y un procedimiento de aglomeración que evite la liberación de gases al ambiente permitiendo utilizar los gases en forma eficiente durante el proceso de aglomeración, reduciendo tanto los riesgos de contaminación ambiental y/o daño a la salud, como permitiendo usar reactivos de alta efectividad, evitando la formación de azufre elemental, que constituye una barrera en el proceso de lixiviación.

Descripción de la invención

La presente invención se refiere a un tambor de aglomeración y a un procedimiento de aglomeración que produce aglomerados uniformes, estables y poco degradables, con una mayor superficie de contacto aglomerado-reactivo. Adicionalmente, tanto el tambor como el proceso de la invención permiten incrementar el rendimiento extractivo de procesos posteriores, como el proceso de lixiviación y, al mismo tiempo, evitar la liberación de gases al ambiente, reduciendo los riesgos ambientales y/o a la salud y permitiendo el empleo de reactivos deseables de alta efectividad. Por otra parte, la invención también se refiere al proceso químico que ocurre dentro del tambor de aglomeración, el que permite aumentar la recuperación de material en los procesos extractivos posteriores.

En este contexto, el tambor de aglomeración de la invención comprende un cilindro principal hueco, construido preferentemente con chapa de acero laminado de gran espesor, que se encuentra soportado o sostenido por una estructura de soporte sobre la cual el cilindro principal rota durante el proceso de aglomeración. Dicho cilindro principal puede comprender cualquier forma cilindrica hueca, como por ejemplo un cilindro rectangular, empleándose de preferencia una forma cilindrica circunferencial. En efecto, por cilindro se debe entender cualquier configuración geométrica formada por el desplazamiento de una recta llamada generatriz a lo largo de una curva plana, cerrada, llamada directriz, donde dicha directriz puede tener distintas formas poligonales cerradas, como un rectángulo, un cuadrado, un triángulo o un hexágono, entre otras, o formas circulares como una circunferencia o elipse, entre otras.

El cilindro principal del tambor de aglomeración está preferentemente inclinado, teniendo su extremo de entrada a una mayor altura que su extremo de salida. Dicha inclinación, que de acuerdo a una modalidad puede ser ajustable de forma manual o automática, permite la circulación del material que ingresa al tambor de aglomeración por gravedad y rotación en el interior del tambor, desplazándose dicho material desde el extremo de entrada, aguas arriba del tambor de aglomeración, hacia el extremo de salida, aguas abajo del tambor de aglomeración. En este sentido, la inclinación del tambor de aglomeración tiene una incidencia directa en el tiempo de residencia del material dentro del tambor de aglomeración, ya que al aumentar la inclinación el material se desplazará hacia el extremo de salida con mayor rapidez. Lugo, la variación de la inclinación del tambor de aglomeración permite adaptar el proceso a distintos tipos de materiales a aglomerar y a diferentes reactivos a emplear durante la aglomeración, ya que para cada material y cada reactivo se requieren tiempos de residencia y/o reacción diferentes para lograr la máxima eficiencia del pretratamiento.

Por otra parte, el cilindro principal del tambor de aglomeración comprende medios motrices que transmiten el movimiento de rotación desde un dispositivo impulsor al cilindro principal, permitiendo que dicho cilindro rote sobre su eje axial accionado por dicho dispositivo impulsor. De acuerdo a modalidades preferentes de la invención los medios motrices del cilindro principal corresponden a un sistema de transmisión que al menos comprende una cremallera integrada al cilindro, conectada fijamente a éste o que forma parte de su misma estructura, transmitiendo continuamente el movimiento rotacional desde el dispositivo impulsor al cilindro principal. Otros medios motrices pueden emplearse para la transmisión de movimiento desde el dispositivo impulsor, como un sistema de correas, cadenas u otro tipo de transmisión de movimiento rotacional.

En este contexto, el dispositivo impulsor puede consistir en cualquier tipo de mecanismo que imprima movimiento rotacional al cilindro principal, como un motor eléctrico. De acuerdo a la modalidad preferente dicho dispositivo impulsor comprende medios para engranar con los dientes de la cremallera del cilindro principal, transmitiendo la rotación del motor a dicha cremallera y permitiendo que el tambor de aglomeración gire controladamente. Al respecto, se debe destacar que la velocidad de giro del cilindro principal incide directamente en el proceso de aglomeración, siendo dependiente de la naturaleza y tamaño de las partículas minerales a aglomerar y del tiempo de residencia necesario para producir el "glómero". Por lo tanto, la presente invención comprende que la velocidad de giro del cilindro principal pueda variarse para mantener el proceso de aglomeración en su mayor efectividad, en donde por ejemplo dicha variación puede realizarse electrónicamente, mediante un convertidor de frecuencia del dispositivo impulsor que además permite realizar un arranque progresivo del tambor de aglomeración y del proceso. Finalmente, se debe destacar que el dispositivo impulsor debe estar diseñado para permitir que el cilindro principal rote, considerando la carga del mismo tanto durante operación como en vacío. Al respecto, se considera que la condición crítica del dispositivo impulsor de la rotación es una detención del sistema durante operación, ya que el dispositivo impulsor deberá imprimir fuerza rotativa suficiente para vencer la inercia del tambor de aglomeración cargado de material en su interior.

Tal como indicado precedentemente la rotación del cilindro principal se realiza sobre la estructura de soporte del tambor de aglomeración. Para estos efectos, la estructura de soporte cuenta con un sistema de ruedas sobre las que se apoya y rota el cilindro principal, dispuestas en unas estructuras llamadas soportes de tambor. Los soportes de tambor permiten que las ruedas roten libremente al entrar en contacto con el cilindro principal, soportando el peso de este y manteniendo su movimiento rotacional. En una modalidad de la invención las ruedas se ensamblan a guías de tambor existentes en el manto externo o superficie exterior del cilindro principal, impidiendo que dicho cilindro se desplace longitudinalmente debido a la inclinación del mismo. De acuerdo con una modalidad de la invención, la estructura de soporte del tambor de aglomeración comprende una serie de pies que pueden estar unidos entre sí por al menos una viga superior y/o al menos una viga transversal. Dichos pies se configuran como estructuras de soporte que fijan el tambor de aglomeración al piso. Adicionalmente, la estructura de soporte del tambor de aglomeración comprende al menos una viga inferior sobre la cual se disponen los soportes de tambor que comprenden el sistema de ruedas sobre el cual gira el cuerpo del cilindro. Dicha viga inferior se encuentra conectada a la estructura de forma pivotante en uno de sus extremos, por ejemplo a uno de los pies o a una viga transversal y hacia el extremo de entrada del tambor de aglomeración, en donde el otro extremo de la viga inferior se encuentra libre y/o soportado por un sistema de inclinación. La combinación de la conexión pivotante en uno de los extremos y la implementación del sistema de inclinación permiten variar la inclinación de la viga inferior, lo que a su vez varía la inclinación del cuerpo del cilindro que es soportado por dicha viga inferior, a través del sistema de ruedas y de los soportes de tambor.

Por otra parte, el sistema de inclinación puede comprender cualquier dispositivo automático o manual que permita el pivoteo controlado de la viga inferior sobre su conexión con la estructura de soporte, manteniendo el peso del cilindro principal durante la operación del tambor de aglomeración. En una modalidad preferente dicho sistema de inclinación está definido por al menos un cilindro hidráulico dispuesto en la estructura de soporte, por ejemplo en uno de los pies o en vigas longitudinales entre pies. Dicho al menos un cilindro hidráulico acciona horizontalmente al menos una cuña, sobre la cual se apoya la al menos una viga inferior de la que soporta al cilindro principal. Dicha al menos una cuña se desplaza por la acción del al menos un cilindro hidráulico, por ejemplo sobre un riel, de modo que su desplazamiento genera que la viga inferior pivotee en su conexión con la estructura de soporte, variando su inclinación y permitiendo el control de la retención y circulación del material al interior del tambor de aglomeración, obteniendo un producto más eficiente. En efecto, el sistema de inclinación de la invención permite modificar controladamente la inclinación del mismo sobre el eje horizontal y así poder ajustar el tiempo de residencia del material que se desplaza por rotación y gravedad al interior del tambor. Otras variaciones del sistema de inclinación son posibles de implementar manteniendo las cualidades de la invención, es decir, el soporte del peso del cilindro principal y la variación de la inclinación del mismo, en donde dichos sistemas de inclinación pueden ser automáticos, como el detallado anteriormente, o manuales, como por ejemplo un sistema de inclinación que comprenda la implementación de un soporte de viga inferior, como por ejemplo una viga transversal, sobre el cual descanse la al menos una viga inferior durante la operación, en donde dicho soporte puede ser montado a distintas alturas en forma manual.

En términos de la estructura general del tambor de aglomeración, éste equipo comprende un buzón alimentador ubicado aguas arriba y en el extremo de entrada del tambor de aglomeración, dispuesto para recibir el material a ser expuesto al proceso de aglomeración dentro del tambor.

Dicho buzón alimentador puede comprender cualquier estructura dispuesta para dirigir el material a aglomerar en el interior del tambor de aglomeración, siendo relevante que la unión entre buzón alimentador y entrada del tambor de aglomeración sea tal que permita el traspaso continuo de material, sin pérdida del mismo, mientras se mantienen la rotación del cilindro principal. En efecto, la conexión entre buzón alimentador y cilindro principal es rotativa y de preferencia estanca a los gases que circulan en el interior del tambor, impidiendo que estos salgan al ambiente y/o reduciendo su liberación. Para ello, la conexión emplea un cojinete que facilita la rotación del cilindro principal sobre el buzón alimentador y que impide que el material que ingresa al tambor de aglomeración salga por el extremo de entrada del mismo, proponiendo un sistema de sellado para mantener los gases al interior del cilindro. Adicionalmente, la conexión entre buzón alimentador y cilindro principal del tambor de aglomeración debe ser tal que permite la inclinación del cilindro principal mientras el buzón alimentador se encuentra fijo, manteniéndose la condición de rotación y estanqueidad respecto de los gases presentes en el interior del tambor y que se inyectan al mismo.

De acuerdo con una modalidad preferente, el buzón alimentador consiste en una columna rígida en la cual se configura una abertura de entrada, preferentemente circular y dispuesta en la zona de mayor altura del equipo, aguas arriba del tambor de aglomeración. Por medio de esta abertura, el material que proviene generalmente de una correa transportadora ingresa al tambor de aglomeración para iniciar el proceso de aglomeración al interior del mismo.

En el extremo de salida, opuesto al buzón alimentador, es decir, en el extremo aguas abajo del tambor de aglomeración, se dispone una cámara de descarga para la evacuación del material aglomerado y para la extracción de gases que se generan y/o que se encuentran presentes en el interior del tambor de aglomeración. Para realizar esta doble función, la cámara de descarga comprende tanto un buzón de descarga, ubicado preferentemente en la parte inferior de la cámara, como una campana, ubicada preferentemente en la parte superior de la cámara. La campana de la cámara de descarga se encuentra en conexión con un sistema de recirculación de gases encargado de extraer los gases desde la cámara de descarga e inyectarlos nuevamente al tambor de aglomeración mediante al menos una boquilla de inyección, preferentemente aguas arriba de dicho tambor, mientras que el buzón de descarga facilita que el material aglomerado, producto de salida del tambor de aglomeración, sea extraído del equipo para su posterior uso en procesos, como por ejemplo el proceso de lixiviación. En este contexto, y al igual que para el buzón alimentador, la conexión entre cámara de descarga y cilindro principal es rotativa y de preferencia estanca a los gases que circulan en el interior del tambor, facilitando que éstos pasen directamente a la cámara de descarga e impidiendo que salgan al ambiente y/o reduciendo su liberación. Para ello, la conexión emplea un cojinete que facilita la rotación del cilindro principal sobre la cámara de descarga, proponiendo un sistema de sellado para impedir que los gases que pasan a la cámara de descarga sean liberados al ambiente. Adicionalmente, la conexión entre cámara de descarga y cilindro principal del tambor de aglomeración debe ser tal que permite la inclinación del cilindro principal mientras la cámara de descarga se encuentra fija, manteniéndose la condición de rotación y estanqueidad respecto de los gases presentes en el interior del tambor y que pasan a la cámara de descarga para su succión por el sistema de recirculación.

De acuerdo con una modalidad preferente, el sistema de recirculación de gases conectado a la campana de la cámara de descarga comprende un conducto de transporte de gases que dirige los gases desde la cámara de descarga (punto de extracción) y hacia el interior del tambor de aglomeración (punto de inyección), preferentemente a la zona de entrada de material al tambor de aglomeración, es decir, en el extremo aguas arriba del mismo. Además, de acuerdo con una modalidad preferente de la invención, para lograr la extracción de los gases desde la cámara de descarga, el sistema de recirculación de gases comprende un dispositivo impulsor de gases, como un ventilador, que succiona los gases desde el punto de extracción, preferentemente dicha cámara de descarga, y los inyecta en el punto de inyección del tambor de aglomeración, en donde dicho dispositivo impulsor de gases separa el sistema de recirculación en una primera parte de extracción, ubicada hacia aguas abajo del tambor de aglomeración, y en una segunda parte de inyección, ubicada hacia aguas arriba del tambor de aglomeración. En este contexto, el dispositivo de impulsión de gases, dispuesto en el conducto de gases, tiene la función de extraer los gases aguas abajo del tambor de aglomeración y de impulsar los gases extraídos. En una modalidad preferente, el sistema de recirculación de gases forma un circuito cerrado de gases en el interior del cilindro principal, evitando que gases sean liberados al ambiente o reduciendo su liberación.

De acuerdo con modalidades alternativas de la invención la extracción e inyección de los gases al interior del tambor de aglomeración pueden realizarse en cualquier sección del cilindro principal, siendo preferente extraer los gases hacia el extremo aguas abajo del cilindro e inyectar los gases hacia el extremo aguas arriba del cilindro. Los componentes del sistema de recirculación de gases deben encontrarse adaptados tanto para extraer todos los gases generados y/o presentes en la cámara de descarga, evitando que estos escapen por el buzón de descarga, como para soportar las condiciones corrosivas del gas a transportar, los cuales pueden comprender ácidos y/o humedad y estar a altas temperaturas. Para lo anterior, el sistema de recirculación de gases comprende conductos y al menos un dispositivo impulsor de gases diseñados tanto para transportar un flujo másico de gas determinado por la cantidad de gas presente en el tambor de aglomeración producto de la reacción que se realiza en el interior del tambor y de la misma recirculación, como para resistir la corrosión que genere el transporte del gas sobre las superficies del sistema de recirculación, por ejemplo mediante la implementación de aceros inoxidables con acabado anticorrosivo. Adicionalmente, el sistema de recirculación de gases puede comprender al menos un filtro de partículas ubicado hacia la parte de extracción del sistema, en donde dicho al menos un filtro evita que partículas de material sean succionadas desde la cámara de descarga, impidiendo que estas dañen el dispositivo impulsor de gases y/o que obstruyan la boquilla de inyección. Dicho filtro de partículas que puede ser un precipitador electroestático, un filtro de membrana u cualquier otro tipo de filtro que, instalado antes del ventilador, preferentemente en el conducto de gases y/o en la campana, permita retener las partículas de material que son succionadas por el ventilador y, con ello, evitar que entren en contacto con el ventilador y/o que reingresen junto al gas a una cámara de gasificación. Visto desde el interior del tambor de aglomeración, y de acuerdo con una modalidad preferente, la abertura de entrada del buzón alimentador se encuentra en comunicación directa con la primera sección del cilindro principal, en donde se encuentra una cámara de gasificación. La cámara de gasificación comprende una superficie preferentemente cilindrica separada y concéntrica al cilindro principal pero de menor diámetro, formando un espacio intermedio entre la cámara de gasificación y la superficie interior del cilindro principal, manteniéndose la unión entre cámara de gasificación y cilindro principal por medio de soportes internos y/o conexiones dispuestas en el espacio intermedio. Lo anterior permite la configuración del espacio intermedio mientras los elementos se mantienen unidos para rotar en conjunto. La cámara de gasificación además posee una entrada preferentemente circular y concéntrica a la abertura de entrada del buzón alimentador, donde dicha entrada se conecta con la boquilla de inyección fijada al buzón alimentador, por ejemplo a la columna rígida del buzón, y sobre la cual tanto el cilindro principal como la cámara de gasificación rotan. En este contexto, la conexión entre cilindro principal y buzón alimentador no solo se dispone para la rotación del cilindro principal, sino que debe además soportar la rotación de la cámara de gasificación mediante la implementación de la boquilla de inyección, la cual en conexión con el sistema de recirculación de gases permite la inyección de los gases extraídos desde la cámara de descarga del tambor de aglomeración hacia la cámara de gasificación.

De acuerdo con una modalidad alternativa la cámara de gasificación tiene un movimiento de rotación independiente al cilindro principal, contando con un dispositivo impulsor independiente al del cilindro principal o con un sistema de transmisión de movimiento que modifica la tasa de rotación del cilindro principal.

Para el ingreso del gas recirculado a la cámara de gasificación, la boquilla de inyección cuenta con unas perforaciones de boquilla que permiten el ingreso de gas al espacio intermedio formado entre el cilindro principal y la cámara de gasificación, mientras que la cámara de gasificación posee perforaciones de cámara ubicadas preferentemente en la cara de la entrada de la cámara, donde dichas perforaciones comunican el espacio intermedio con el interior de la cámara de gasificación. Alternativamente, las perforaciones de cámara podrán estar dispuestas también en el manto de la cámara de gasificación, sin embargo, se prefiere la primera disposición o una combinación de ambas para evitar que el material dispuesto al interior de la cámara obstruya las perforaciones durante el proceso de aglomeración. En este sentido, el gas ingresa al interior de la cámara de gasificación a través de las perforaciones de cámara, luego de que el gas inyectado a través de las perforaciones de boquilla pasa al espacio intermedio. En una modalidad preferente, la cámara de gasificación posee una cara de entrada y una cara de salida, siendo parcialmente cerrada en ambas caras para permitir el ingreso y evacuación controlada de material. La cámara de gasificación está construida preferentemente en base a materiales resistentes a la corrosión de los gases que ingresan a esta, como por ejemplo titanio, acero inoxidable, acero con revestimiento especial, polímero de alta densidad o cualquier otro material que evite la corrosión por picado de la chapa de la cámara de gasificación. De acuerdo a la modalidad de la invención, la cámara de gasificación comprende levantadores de carga que permiten mezclar el material y el gas al interior de la cámara a medida que dicho material avanza producto del movimiento rotatorio del tambor en combinación con el ángulo de inclinación que este posee. Los levantadores de carga pueden formar parte de la estructura de la superficie interna de la cámara de gasificación o ser elementos independientes para permitir su reemplazo en caso de que presenten deterioro producto de abrasión y/o corrosión. Dichos levantadores de carga pueden ubicarse a lo largo de la longitud de la cámara de gasificación o en otras disposiciones que faciliten la mezcla del material y el gas al interior de la cámara, como por ejemplo formando un espiral alrededor de la superficie interna de la cámara de gasificación. Junto con lo anterior, la cámara puede incluir al menos un retenedor para contener parte del material que ingresa a la cámara y así permitir que dicho material, a medida que ingrese a la cámara, deslice sobre material retenido y no directamente sobre la superficie de la cámara, evitando así el desgaste y deterioro excesivo de dicha superficie por efectos de la abrasión por deslizamiento y/o por impacto del material. Dicho al menos un retenedor se configura, en forma preferente, como una superficie sobresaliente que dispuesta transversalmente en todo el perímetro interior de la cámara de gasificación. Al igual que los levantadores de carga, el retenedor puede formar parte de la estructura de la superficie interna de la cámara de gasificación o ser elementos independientes para permitir su reemplazo en caso de que estos presenten deterioro. Continuando con la descripción el tambor de aglomeración, la cámara de gasificación se encuentra en conexión aguas abajo con una cámara de aglomeración a la cual ingresa el material previamente mezclado con gas en la cámara precedente. El flujo del material entre la cámara de gasificación y la cámara de aglomeración se realiza ventajosamente por medio de un rodete, sin embargo, puede realizarse en forma directa desde la cámara de gasificación a la cámara de aglomeración. En efecto, la presencia del rodete permite aumentar la diferenciación entre la cámara de gasificación y la cámara de aglomeración, aumentando la residencia del gas en la cámara de gasificación, y además, permite aumentar la agitación del material durante el traspaso desde la cámara de gasificación hacia la cámara de aglomeración. En la modalidad preferente, el rodete está inserto entre la cámara de gasificación y la cámara de aglomeración y acoplado al cilindro principal para girar junto con él y, consecuentemente, junto con la cámara de gasificación, en donde la cara aguas arriba del rodete enfrenta a la cámara de gasificación, comprendiendo su cara de salida, y la cara aguas abajo del rodete enfrenta a la cámara de aglomeración, comprendiendo su cara de entrada.

De acuerdo con modalidades alternativas de la invención el rodete posee un movimiento independiente tanto a la cámara de gasificación como al cilindro principal o se encuentra conectado a uno de ellos, ya sea mediante un sistema de transmisión o por un impulsor independiente.

El rodete comprende múltiples aspas, preferentemente con forma de capachos, dispuestas para recibir la mezcla de material a medida que desciende por la cámara de gasificación. En una modalidad preferente de la invención, sobre las aspas se provee una tapa frontal preferente de forma circular y de un diámetro menor que el rodete, dejando aberturas entre cada aspa y entre el perímetro del rodete y el perímetro de la tapa, en donde dicha tapa frontal está dispuesta en la cara del rodete que enfrenta a la cámara de gasificación y actúa como restrictor de flujo de material, permitiendo que el material sea tomado únicamente cerca de los extremos del rodete a través de sus aberturas. Además, las aspas del rodete se extienden convergiendo hacia el centro del rodete en un eje central que enfrenta la cámara de aglomeración, donde dicho eje central es de menor diámetro que la tapa frontal ubicada directamente aguas arriba. Esta configuración permite que el material tomado por las aspas gire junto con el rodete y, a medida que va alcanzando mayor altura, descienda por las aspas hacia el eje central para luego caer al interior de la cámara de aglomeración. Mediante la tapa frontal se evita que el material transportado en las aspas se devuelva hacia la cámara de gasificación. Del mismo modo, el rodete cuenta con una cubierta posterior que cubre parte de las aspas para evitar que el material ya contenido en la cámara de aglomeración se devuelva hacia la cámara de gasificación.

De acuerdo con una modalidad preferente de la invención, el rodete, al igual que la cámara de gasificación, está construido preferentemente en base a materiales resistentes a la corrosión tales como titanio, acero inoxidable, acero con revestimiento especial o algún polímero de alta densidad.

En lo que respecta a la cámara de aglomeración, a diferencia de la cámara de gasificación, ésta no corresponde a una cámara independiente del cilindro principal, sino que se conforma por el espacio interior de dicho cilindro. En una modalidad preferente, dicho espacio interior del cilindro principal posee un revestimiento preferentemente de material elastómero y vulcanizado al manto interior del cilindro principal. Al igual que la cámara de gasificación, la cámara de aglomeración también puede incluir levantadores de carga y/o retenedores ya sea del tipo fijo o removible.

Continuando con la descripción de la invención, al interior de la cámara de aglomeración se configura un sistema de inyección de fluido que comprende al menos una tubería dispuesta a lo largo del cilindro, alimentada por un extremo a través de la cámara de descarga y soportada en el otro extremo por el eje central del rodete. Dicha al menos una tubería posee múltiples perforaciones para el dispensado de líquidos al interior de la cámara de aglomeración. En una modalidad preferente de la invención las tuberías son al menos dos, inyectando diferentes tipos de fluidos al interior de la cámara de aglomeración en distintas zonas al interior de la misma. En efecto, de acuerdo con dicha modalidad, las perforaciones de cada tubería pueden distribuirse en distintas formas a lo largo de las mismas, dependiendo de si los fluidos se desean ingresar aguas arriba en la cámara de aglomeración, aguas abajo de la misma o a lo largo de toda la cámara. La distribución de tuberías y perforaciones en las mismas permite configurar distintas opciones de inyección de fluidos en el proceso de aglomeración, siendo posible definir, además del tipo de fluido que se inyecta, distintos tipos de inyección, por ejemplo por goteo o espray, y/o posiciones de inyección, dadas por la ubicación de las perforaciones en el interior de la cámara. Considerando lo anterior, la al menos una tubería se conecta al eje central del rodete por medio de un soporte estacionario montado en un cojinete en el eje central del rodete, de manera que dicho soporte se mantenga fijo durante la rotación del rodete sin forzar a torsión las tuberías que transportan el líquido. Adicionalmente, el sistema de inyección de líquido preferentemente cuenta con un elemento de protección conformado en forma de manto cilindrico y ubicado en el eje central 304 del rodete, evitando que el material que ingresa a la cámara de aglomeración desde del rodete golpee directamente a las tuberías cuando cae de las aspas hacia la cámara de aglomeración al cubrirlas en la cercanía del rodete.

Volviendo a la definición de la cámara de descarga, en particular del buzón de descarga que facilita la extracción del glómero desde el tambor de aglomeración, de acuerdo con una modalidad de la invención dicho buzón de descarga se ubica en la parte inferior de la cámara, facilitando que el material sólido proveniente del tambor de aglomeración sea extraído del equipo mediante gravedad. En una modalidad preferida de la invención, el buzón de descarga incluye al menos un retenedor de material similar al utilizado en la cámara de gasificación para que el material que es recibido en la cámara de descarga no caiga directamente sobre el fondo del buzón de descarga, previniendo así su desgaste excesivo por abrasión e impacto. Por otra parte, en cuanto a la campana que recupera los gases que se generan al interior del cilindro principal producto de las reacciones químicas y provenientes de la cámara de gasificación, los cuales además poseen elevadas temperaturas ayudando así al proceso de extracción, dicha campana se dispone en la parte superior de la cámara de descarga ya que dichos gases tienden a subir y no a descender junto con el material sólido. Considerando la descripción de componentes del tambor de aglomeración, el procedimiento de aglomeración que ocurre en el interior del mismo comprende una primera etapa en la que se adiciona el mineral junto con un reactivo, por ejemplo un reactivo sólido, al interior del tambor de aglomeración, a través de la abertura de entrada del buzón alimentador. De esta manera, el mineral y reactivo ingresan a la cámara de gasificación en donde, producto del giro del tambor y ayudado por los levantadores de carga, el mineral se mezcla con el reactivo y con el gas que ingresa a la cámara de gasificación, por ejemplo por medio de las perforaciones de cámara y a través de las perforaciones de boquilla. De esta manera, una fracción del gas se fija al mineral debido a su humedad (preferentemente 3 a 5%) produciéndose el ataque químico sobre el material.

Producto de la inclinación del cilindro principal, regulada por el sistema de inclinación, el material en movimiento al interior de la cámara de gasificación junto con el gas no reaccionado, avanza hasta el rodete donde es levantado por los capachos de las aspas y transferido por acción de la gravedad hacia la cámara de aglomeración. En esta cámara, el mineral más el gas remanente se riegan intensamente con agua o refino esparcida al interior de la cámara por la tubería del sistema de inyección de fluido. Además, el procedimiento contempla la alternativa de regar con ácido sulfúrico concentrado (preferentemente al 95% de pureza) a través de otra tubería del sistema de inyección. En este sentido, la adición de agua y/o ácido al interior de la cámara de aglomeración puede ser simultánea o una antes de la otra, dependiendo de la posición de las perforaciones a lo largo de las tuberías que inyectan el fluido al interior de la cámara de aglomeración. En una modalidad preferente, la tubería del sistema de inyección de fluido que inyecta agua cuenta con perforaciones distribuidas hacia aguas arriba de la cámara de aglomeración, mientras que la tubería del sistema de inyección que inyecta ácido cuenta con perforaciones distribuidas hacia aguas abajo de la cámara de aglomeración, permitiendo que el agua o refino se esparza al material que circula por la cámara de aglomeración previo a que el ácido sulfúrico entre en contacto con el material.

Debido a las reacciones exotérmicas entre el agua y el ácido sulfúrico concentrado, así como también producto de las reacciones de transformación que sufren los compuestos sulfurados presentes en el mineral tratado por la presencia del cloruro de sodio, en la cámara de aglomeración se generan temperaturas entre 50°C y 80°C. En esta cámara, se produce el aglomerado del material y se inicia la formación de gas como producto de la reacción, cuyo excedente, en conjunto con el gas no reaccionado, se colecta en la campana de la cámara de descarga y se impulsa, mediante el dispositivo impulsor del sistema de recirculación y a través del conducto de gases, hacia la cámara de gasificación para combinarlo con el mineral y el reactivo entrante en un circuito de recirculación cerrado.

Por su parte, el material aglomerado sólido avanza hacia la cámara de descarga y desciende por el buzón de descarga para abandonar el tambor de aglomeración, empleándose dicho material aglomerado en posteriores procesos extractivos, como la lixiviación.

Una vez descritos en detalle todos los componentes del tambor de aglomeración y el procedimiento que ocurre al interior del mismo, a continuación se describe el proceso químico que ocurre en el procedimiento de aglomeración que se realiza en dicho tambor.

En el procedimiento de la invención se realiza un pre-tratamiento utilizando el tambor de aglomeración, lo que permite lograr la transformación química de los productos de reacción en polisúlfuros metálicos solubles y compuestos de azufre ligados al sodio, que evitan la formación de azufre elemental, con una porosidad líquida y gaseosa, significativamente superior a la encontrada en un medio sulfato. Desde el punto de vista de la operación misma, en el proceso de la invención, se sigue una secuencia inequívoca de adiciones adecuadas cuyo orden es: i) mineral, ii) cloruro de sodio sólido, iii) agua (refino, agua dulce, de mar, o una mezcla de estos), y iv) ácido sulfúrico concentrado,

Durante dicho pre-tratamiento del mineral ocurren de las siguientes reacciones:

4NaCl + 4H₂S0₄ ^ 4NaHS0₄ + 4HCI (1)

4NaHS0₄ + 4NaCl ^ 4Na₂S0₄ + 4HCI (2)

A temperaturas bajo 50 °C tiende a ocurrir la reacción (1), mientras que sobre esta temperatura ocurre la reacción global (2), produciéndose la siguiente reacción global (3).

2NaCl + H₂S0₄ ^ NaHS0₄ + 2HCI (3)

Cuando ocurre la reacción (3) se evita la formación de azufre elemental, que de acuerdo a observaciones experimentales, cuando ocurre dicha formación de azufre elemental, este representa una verdadera barrera en el posterior proceso de lixiviación, en un proceso de lixiviación ya sea agitada, en bateas, pilas o en hidrolav adores.

Los inventores de la presente solicitud, han observado que para que ocurra dicha reacción (3), se debe cumplir con que la adición de NaCl sea proporcional al contenido total de azufre en el mineral, es decir la adición será mayor a medida que aumenta el contenido total de azufre en el mineral. Asimismo, el hierro presente en el mineral cumple un rol importante en la morfología cristalina del sulfato de sodio. De acuerdo a los análisis de DRX y SEM, la pirita (FeS₂) y la pirrotita (FeS) contenidas en el mineral o el concentrado, favorecen una estructura cristalina del tipo agujas y en su ausencia se observa una estructura cristalina más acicular (ver Figura 13). Esta estructura cristalina es una característica muy importante para el proceso de la presente invención, puesto que la estructura tipo agujas se ha asociado a un material más poroso, cuya presencia permite que en la posterior lixiviación aumente la permeabilidad líquida/gaseosa y con ello aumente la cinética de extracción del metal contenido en el mineral o el concentrado.

En un estudio experimental se utilizó una muestra de concentrado de calcopirita con un contenido de Cobre del orden de 83%, y una granulometría inferior a 74 mm. En este estudio se realizaron ensayos de voltametría cíclica utilizando un equipo potenciostato-galvanostato (CH- Instruments, Modelo 1140), con un software del mismo equipo para la captura de datos se logró contrastar los compuestos formados con un concentrado, no sometidos y sometidos al pre- tratamiento.

Se utilizaron los siguientes electrodos en la voltametría cíclica: · Electrodo de trabajo: electrodo de pasta de carbono (CPE) con mineral de calcopirita o su concentrado.

• Electrodo de referencia: Ag/AgCl (E= 0,220 V/ENH)

De acuerdo a lo reportado en la Figura 14 y en concordancia con lo observado por otros investigadores [Lázaro, 1995; Lu, 2000; Mikhlin, 2004; Zeng, 2011; Ghahremaninezhad, 2013; Eghbalnia, 2011; Price, 1986], el pico Al del gráfico correspondería a la oxidación parcial de la calcopirita en una estructura intermedia descrita por siguiente ecuación (5):

CuFe₂ +uFe₁__xFe₁_yS₂-_z + xCu^{2 +} + yFe²⁺ + zS + 2(x + y)e— (5) El pico A2 puede asociarse a la oxidación de la calcosina a un sulfuro no estequiométrico

(Cu₂-_xS) deficiente en cobre, [Price, 1986]. Si la carga asociada al pico A2, fuese la misma que la de los picos C3 y C4, es probable que el valor de x sería muy cercano a 1, formándose covelina (CuS), como producto principal [Lázaro, 1995; Lu, 2000; Mikhlin, 2004]. Por lo tanto el pico A2 puede asociarse a la siguiente reacción (6):

Cu₂S Cu₂-_xS + xCu²⁺ + 2xe — (6)

De acuerdo a lo propuesto recientemente, el pico A2 también puede corresponder a la oxidación del polisulfuro formado en el pico Al de acuerdo a la siguiente reacción (7) [Eghbalnia, 2011]:

Cu₁__xFe₁__yS₂ ^ Cu₁__x__zS₂ + zCu²⁺ + (1— y)Fe²⁺ + 2(1— y + z)e— (7) De acuerdo a lo propuesto por algunos investigadores, el pico A3 corresponde a la oxidación de H₂S a SO, adicionalmente todo el cobre metálico formado en el barrido catódico, será oxidado a Cu²⁺ en esta región de potenciales [Price, 1986; Lu, 2000].

Los picos Cl y C2 reflejan la reducción de los productos formados en el pico Al y A2. Las diferencias de área entre los picos anódicos Al, A2 y picos catódicos Cl y C2 indican que la reacción no es completamente reversible. Esta observación es consistente con los resultados sugeridos por otros investigadores [Lázaro, 1995; Lu, 2000]. Por lo tanto ambos picos observados pueden asociarse a las reducciones de polisúlfuros formados.

Por otra parte, el pico de reducción C3, es atribuido a la reducción de la calcopirita que quedó sin reaccionar, formando como producto intermedio la talkanita (CugFegSió) o la bornita (CusFeS₄) de acuerdo con las siguientes ecuaciones (8) y (9) [Biegler, 1976; Lázaro, 1995; Lu, 2000; Eghbalnia, 2011].

9CuFeS₂ + 4H⁺ + 2e- -^± 9Fe₈S₁₆ + Fe²⁺ + 2H₂S (8) 5CuFeS₂ + 12H⁺ + 4e - ^ 5FeS₄ + 4Fe²⁺ + 6H₂5

A potenciales más negativos que el pico C3, se forma la calcosina (Cu₂S), donde el hierro se elimina completamente de la estructura de la calcopirita tal como se muestra en la ecuación (10), lo cual corrobora lo planteado por algunos autores [Eghbalnia, 2011; Zeng, 2011] y representaría el pico C4.

2CuFeS₂ + 6H⁺ + 2e- Cu₂S + 2Fe^¿+ + 3H₂S (10)

De acuerdo a lo presentado en las Figuras 15 y 16, en la medida que aumenta la presencia de ión cloruro en la solución, aumenta la amplitud del pico Al, indicativo de que el compuesto es más conductor y consecuentemente sería menos amorfo. Adicionalmente, el incremento de intensidad de corriente, denotaría una mayor formación másica del compuesto.

En el barrido en oxidación, se observa que los compuestos formados a las diferentes concentraciones de cloruro, son los mismos. Sin embargo el único que exhibe un cambio en su cristalinidad es el pico Al, que corresponde a la formación del polisulfuro no estequiométrico de Cu-Fe-S, el cual se forma de acuerdo a la reacción (1) sugerida por varios investigadores. Las dos ondas observadas en algunos picos Al, darían cuenta de una oxidación incompleta o en dos etapas, dicha observación fue sugerida previamente por varios investigadores [Lázaro, 1994; Stankovic, 1986]. Stankovic, propuso que estas dos etapas pueden ser descritas de acuerdo a las reacciones (11) y (12), con una cinética lenta y rápida, respectivamente. nCuFeS₂ ^ Cu^{2 +} + Cu_n__xF e_nS_2n + 2e— (11)

CuFeS₂ ^ Fe ³⁺ + Cií_n_₁Fe_n_₁5_2n + Se— (12) De acuerdo a lo presentado en la Figura 15, en relación a la formación de compuestos a 70°C, se observa similitud con lo ocurrido a 25°C. Sin embargo, la intensidad de corriente de los picos, en oxidación es mayor a 70°C respecto a los obtenidos a 25°C, indicando una mejora significativa de la cantidad de materia transformada. Se puede notar además, que el pico A3 de la formación de azufre, no se detecta, probablemente debido a su rápida transformación a ión sulfato, favorecida por una alta temperatura y la acción del ión sodio.

El mayor tiempo de reposo, favorece condiciones más oxidativas en el concentrado. Asimismo, las reacciones de reducción producidas en el medio cloruro, ocurren con una menor intensidad de corriente, lo cual podría asociarse a una mayor solubilidad de los compuestos formados en el medio. En función de los resultados analizados previamente se puede resumir que:

• El incremento de la concentración de cloruro a cualquier temperatura, promueve la formación de polisúlfuros con una mayor cristalinidad.

• La disminución de la intensidad de corriente del pico de formación del polisulfuro de cobre con el incremento del ión cloruro, estaría relacionada con su mayor solubilidad en el medio acuoso.

• A mayor temperatura y en presencia de cualquier concentración de ión cloruro se favorece la formación de un polisulfuro de cobre de mayor cristalinidad y solubilidad en el medio respectivo, así como también la oxidación del azufre elemental a ión sulfato.

A mayor tiempo de reposo del concentrado y con un pre -tratamiento de H₂S0₄- NaCl, se favorece una mayor solubilidad del polisulfuro de cobre en el medio acuoso, conducta que estaría relacionada con la disminución de la intensidad de corriente.

Los mejores resultados de extracción de cobre desde concentrados de calcopirita se pueden lograr después de un pre-tratamiento, 30 días de reposo y lixiviación agitada o en tambores a 70 °C. En estas condiciones se evita la formación de azufre elemental y de sulfuras metálicos insolubles, favoreciendo el rendimiento de la lixiviación posterior de la muestra de mineral.

Los análisis de DRX, Figura 17-a, muestran que el concentrado sin pre-tratamiento presenta en la capa de productos de reacción la presencia de azufre elemental. Sin embargo, la muestra de concentrado sometida a este pre-tratamiento, Figura 17-b, no exhibe la presencia de este elemento, que en este caso se encuentra formando un compuesto del tipo Na₂S, señalando la importancia del ión sodio.

Para analizar la morfología de los productos de reacción, formados por efecto del pre-tratamiento en medio H₂S0₄ y en H₂S0₄-NaCl, se obtienen imágenes mediante SEM, de muestras de concentrado calcopirítico, a diferentes tiempos de reposo.

Las Figuras 18 a la 20, muestran la importancia del reposo para fijar en la capa de productos el ión sodio. En efecto, se observa que a los 30 días de reposo es posible identificar a través del análisis SEM la presencia de este ión, que contrastado con los análisis de DRX mostrados en la Figura 17, sugieren la formación de compuestos de sulfuras y sulfatas de sodio. Además, en los productos de reacción no se evidencia la presencia del elemento cloro o compuestos en los que participe. Esto validaría la ocurrencia de la reacción (13).

2NaCl + H₂S0₄ ^ Na₂S0₄ + 2HCI (13)

La formación de sulfato de sodio u otros compuestos asociados al azufre durante el pre- tratamiento, estarían asociados a generación de HC1 gaseoso. Este compuesto podría difundir fácilmente a través de los poros de los productos formados para continuar con la transformación de la calcopirita en polisúlfuros de cobre de mayor solubilidad, desprendiéndose el cloro en forma gaseosa. Los resultados obtenidos permiten responder el porqué de las diferencias significativas observadas en la extracción de cobre desde un concentrado de calcopirita (ver Figura 21) cuando se incluye el pre-tratamiento del concentrado y la influencia de la dosis de cloruro de sodio sólido por tonelada de concentrado tratado. El concentrado sin pre-tratamiento es prácticamente insoluble en una solución ácida a pH=2 y 60 g L-l en la solución lixiviante. Con 15 kg NaCl/ton de concentrado y un reposo de 20 h, se alcanza una extracción de cobre de 80% después de 25 h de lixiviación. Esta cinética de extracción se puede incrementar significativamente si se aumenta el tiempo de reposo. Asimismo, el tiempo de reposo puede disminuirse grandemente, si el pre-tratamiento se realiza en un reactor cerrado.

Breve descripción de las figuras

Como parte de la presente invención se presentan las siguientes figuras representativas de la invención, las cuales enseñan modalidades preferentes de la misma y, por lo tanto, no deben considerarse como limitantes a la definición de la invención. Figura 1. Muestra un esquema representativo de una modalidad del tambor de aglomeración de la invención visto desde su cara lateral.

Figura 2 Muestra una vista exterior del buzón alimentador de acuerdo con una modalidad de la invención.

Figura 3 Muestra una vista de la entrada a la cámara de gasificación en corte longitudinal de acuerdo con una modalidad de la invención.

Figura 4 Muestra una vista de la cámara de gasificación en corte longitudinal de acuerdo con una modalidad de la invención. Figura 5. Muestra una vista del rodete desde la cara de carga de material desde la cámara de gasificación de acuerdo con una modalidad de la invención.

Figura 6. Muestra una vista del rodete desde la cara de descarga de material hacia la cámara de aglomeración de acuerdo con una modalidad de la invención. Figura 7. Muestra una vista de la cámara de aglomeración en corte longitudinal de acuerdo con una modalidad de la invención.

Figura 8. Muestra una vista del soporte estacionario montado en el eje central del rodete y que soporta el sistema de inyección de fluido de acuerdo con una modalidad de la invención. Figura 9. Muestra una vista del rodete desde la cara de descarga de material, incluyendo el elemento protector en el eje central del rodete de acuerdo con una modalidad de la invención.

Figura 10. Muestra una vista exterior de la cámara de descarga de acuerdo con una modalidad de la invención. Figura 11. Muestra una vista del sistema de inclinación de acuerdo con una modalidad de la invención.

Figura 12. Muestra un esquema representativo del tambor de aglomeración en corte longitudinal vertical, en donde el cilindro principal además se representa con un corte longitudinal horizontal, permitiendo visualizar el interior del tambor de aglomeración. Figura 13. Microfotografía que presenta la formación de sulfato de sodio sobre partículas de mineral y de concentrado de calcopirita (6000X), con 15 kg NaCl/ton de mineral y 20% H₂S0₄ sobre consumo estequiométrico.

Figura 14. Gráfico que refleja la voltametría cíclica CPE- CPY sin pre-tratamiento en solución de H₂SO₄0,lM, a 25°C, con: a) 0 g/1 de Cl^" y b) 70 g/1 de Cl

Figura 15. Gráfico que refleja la voltametría cíclica CPE- CPY con pre-tratamiento en

H₂S04-NaCl, durante 15 días de reposo en solución de F SC OJM, a 25°C con: a) 0 g/1 de Cl^" y b) 70 g/1 de Cl

Figura 16. Gráfico que refleja la voltametría cíclica CPE- CPY con pre-tratamiento, en solución de H2S04 0,1M y Cl- 70 g/1, a 70°C, con diferentes tiempos de reposo: a) 15 días, b) 30 días.

Figura 17. Gráfico que presenta el análisis de DRX del concentrado: a) sin pre-tratamiento;

b) con pretratamiento.

Figura 18. Imagen y datos del análisis SEM del concentrado calcopirítico sin pre- tratamiento.

Figura 19. Imagen y datos del análisis SEM del concentrado calcopirítico con pre- tratamiento y reposo de 15 días.

Figura 20. Imagen y datos del análisis SEM de concentrado calcopirítico con pre-tratamiento y reposo de 30 días. Figura 21. Gráfico que representa la cinética de extracción de cobre de concentrado calcopirítico, pre-tratado con diferentes dosis de NaCl sólido y reposo de 30 días.

Lixiviado a pH=2 y 60 g/1 de C1-. Figura 22. Gráfico que presenta los resultados de la lixiviación de minerales de calcopirita de baja ley en reactores agitados a 25 °C.

Figura 23 Muestra un esquema representativo de una modalidad del tambor de aglomeración de la invención visto desde su cara lateral, incluyendo el sistema de inyección.

Figura 24. Muestra un esquema representativo de una modalidad del tambor de aglomeración de la invención visto desde su cara anterior.

Figura 25. Muestra un esquema representativo de una modalidad del tambor de aglomeración de la invención visto desde su cara posterior.

Figura 26. Muestra un esquema representativo de una modalidad del tambor de aglomeración de la invención visto en perspectiva.

Descripción detallada de las modalidades preferentes

La Figura 1 ilustra una modalidad preferida del tambor de aglomeración, objeto de la presente invención, el cual comprende un buzón alimentador 100 ubicado aguas arriba en uno de sus extremos para recibir el material a ser introducido en el tambor de aglomeración, el cual está preferentemente inclinado y dividido en dos secciones separadas por una cremallera 201. En este sentido, una primera sección del tambor de aglomeración se sitúa aguas arriba de la cremallera 201 y una segunda sección del tambor de aglomeración se sitúa aguas abajo de la cremallera 201.

En el extremo opuesto al buzón alimentador 100, es decir, en el extremo aguas abajo, se dispone una cámara de descarga 400 para la evacuación del material pesado y la extracción de gases que se generan y/o que se encuentran presentes en el interior del tambor de aglomeración. Para realizar esta doble función, la cámara de descarga 400 se compone de un buzón de descarga 410 ubicado preferentemente en la parte inferior de la cámara de descarga y de una campana 420 ubicada preferentemente en la parte superior de la cámara de descarga, en donde la campana se encuentra en conexión con un sistema de recirculación de gases 500 que de acuerdo a la presente modalidad comprende un conducto de transporte de gases 510 el cual dirige los gases extraídos por la campana 420 nuevamente hacia el interior del tambor de aglomeración, preferentemente a la zona de entrada del material al tambor de aglomeración, es decir, en el extremo aguas arriba del mismo. En este contexto, de acuerdo con una modalidad preferente de la invención, el transporte de los gases al interior del conducto 510 se realiza por medio de un ventilador 520 que extrae los gases que desde el extremo aguas abajo del tambor de aglomeración y los inyecta en el extremo aguas arriba de dicho tambor. Siguiendo con la Figura 1, se observa que el tambor de aglomeración comprende un cilindro principal 200 construido preferentemente con chapa de acero laminado de gran espesor, que se encuentra soportado por una estructura de soporte 600 compuesta principalmente por pies 610 unidas por una viga superior 620 y una viga inferior 630 que pivotea en una de las pies 610, en donde dicha viga inferior posee soportes de tambor 640 que sostienen el cilindro principal 200 por medio de ruedas 650 ubicadas en los soportes de tambor 640 y ensambladas a guías de tambor 202 dispuestas en el manto externo del cilindro principal 200.

El cilindro principal 200 del tambor de aglomeración rota sobre su eje axial accionado por medio de un dispositivo impulsor o motor (no ilustrado) que comprende medios para engranar con los dientes de la cremallera 201, transmitiendo la rotación del motor a dicha cremallera 201 y permitiendo que el tambor gire controladamente sobre las ruedas 650.

En una modalidad preferida de la invención, el tambor de aglomeración de la invención posee además un sistema de inclinación 700 para modificar controladamente la inclinación del mismo sobre el eje horizontal y así poder ajustar el tiempo de residencia del material al interior del tambor. De acuerdo con la modalidad preferida ilustrada en la figura 1 dicho sistema de inclinación 700 actúa sobre la viga inferior 630, la que pivotea en su conexión con al menos un pie 610, variando la inclinación del tambor.

De acuerdo con la Figura 2, el buzón alimentador 100 consiste en un pie rígida 110 en la cual se configura una abertura de entrada 120, preferentemente circular y dispuesta en la zona de mayor altura del equipo, aguas arriba del tambor de aglomeración. Por medio de esta abertura, el material sólido que proviene generalmente de una correa transportadora ingresa al tambor de aglomeración.

Según lo ilustrado por la Figura 3, la abertura de entrada 120 del buzón alimentador 100 se encuentra en comunicación directa con la primera sección del cilindro en donde se encuentra una cámara de gasificación 210. Esta cámara posee preferentemente una superficie cilindrica separada y concéntrica al manto del cilindro principal 200 pero estando ambos elementos unidos para rotar en conjunto y formando, preferentemente, un espacio intermedio 211 entre la cámara de gasificación 210 y el manto del cilindro principal 200. La cámara de gasificación 210 además posee una entrada preferentemente circular y concéntrica a la abertura de entrada del buzón alimentador 100, donde dicha entrada ensambla con una boquilla de inyección 130 fijada a la columna rígida 110 del buzón, y sobre la cual tanto el cilindro principal 200 como la cámara de gasificación 210 rotan. Esta boquilla de inyección 130 permite por un lado conectar la cámara de gasificación 210 con el buzón de entrada 100 y por otro, permitir el ingreso de gas al interior de dicha cámara. Para ello, la boquilla de inyección 130 cuenta con unas perforaciones de boquilla 131 que permiten el ingreso de gas al espacio intermedio 211 formado entre el cilindro principal 200 y la cámara de gasificación 210.

Por su parte, la cámara de gasificación 210 posee perforaciones de cámara 212 ubicadas preferentemente en la cara de la entrada de la cámara. Alternativamente, las perforaciones de cámara 212 podrán estar dispuestas también en el manto de la cámara de gasificación 210, sin embargo, se prefiere la primera disposición o una combinación de ambas para evitar que el material dispuesto al interior de la cámara obstruya las perforaciones. En este sentido, el gas ingresa al interior de la cámara de gasificación a través de las perforaciones de cámara 212, luego de que el gas inyectado a través de las perforaciones de boquilla 131 pasa al espacio intermedio 211.

La cámara de gasificación 210 está construida preferentemente en base a materiales resistentes a la corrosión de los gases que ingresan a esta, como por ejemplo titanio, acero inoxidable, acero con revestimiento especial, polímero de alta densidad o cualquier otro material que evite la corrosión por picado de la chapa de la cámara de gasificación 210 De acuerdo a la modalidad ilustrada en la Figura 4, la cámara de gasificación comprende levantadores de carga 213 que permiten mezclar el material y el gas al interior de la cámara, a medida que dicho material avanza producto del movimiento rotatorio del tambor en combinación con el ángulo de inclinación que este posee. Los levantadores de carga 213 pueden formar parte de la estructura de la superficie interna de la cámara de gasificación o ser elementos independientes para permitir su reemplazo en caso de que presenten deterioro. Dichos levantadores de carga 213 pueden ubicarse a lo largo de la longitud de la cámara de gasificación 210 o en otras disposiciones que faciliten la mezcla del material y el gas al interior de la cámara, como por ejemplo formando un espiral alrededor de la superficie interna de la cámara de gasificación 210. Junto con lo anterior, la cámara incluye al menos un retenedor 214 para contener parte del material que ingresa a la cámara y así permitir que dicho material, a medida que ingrese a la cámara, deslice sobre material retenido y no directamente sobre la superficie de la cámara, evitando así el desgaste y deterioro excesivo de dicha superficie. Dicho al menos un retenedor 214 se configura, en forma preferente, como una superficie sobresaliente que dispuesta transversalmente en todo el perímetro interior de la cámara de gasificación 210. Al igual que los levantadores de carga 213, el retenedor 214 puede formar parte de la estructura de la superficie interna de la cámara de gasificación o ser elementos independientes para permitir su reemplazo en caso de que estos presenten deterioro. Según un aspecto de la invención ilustrado en la Figura 5, la cámara de gasificación 210 se encuentra en conexión aguas abajo con una cámara de aglomeración 220 a la cual ingresa el material previamente mezclado con gas en la cámara precedente. El flujo del material entre la cámara de gasificación 210 y la cámara de aglomeración 220 se realiza ventajosamente por medio de un rodete 300, que puede o no estar presente dependiendo de la modalidad de la invención. Este elemento está inserto entre la cámara de gasificación 210 y la cámara de aglomeración 220 y acoplado al cilindro principal 200 para girar junto con él y, consecuentemente, junto con la cámara de gasificación.

Visto desde el lado de la cámara de gasificación 210, el rodete 300 comprende múltiples aspas

301 con forma de capachos para recibir la mezcla de material a medida que desciende por la cámara de gasificación 210. Sobre las aspas 301 se provee una tapa frontal 302 preferente de forma circular y de un diámetro menor que el rodete la cual actúa como restrictor de flujo de material y permite que el material sea tomado únicamente cerca de los extremos del rodete a través de las aberturas de rodete 303.

Visto ahora desde el lado de la cámara de aglomeración (Figura 6) se observa que las aspas 301 convergen hacia el centro del rodete en un eje central 304, de menor diámetro que la tapa frontal

302 ubicada directamente aguas arriba. Esta configuración permite que el material tomado por las aspas gire junto con el rodete y, a medida que va alcanzando mayor altura, descienda por las aspas hacia el eje central 304 para luego caer al interior de la cámara de aglomeración. Mediante la tapa frontal 302 se evita que el material transportado en las aspas se devuelva hacia la cámara de gasificación. Del mismo modo, el rodete cuenta con una cubierta posterior 305 que cubre parte de las aspas 301 para evitar que el material ya contenido en la cámara de aglomeración 220 tampoco se devuelva hacia la cámara de gasificación 210.

El rodete 300 al igual que la cámara de gasificación 210 está construido preferentemente en base a materiales resistentes a la corrosión tales como titanio, acero inoxidable, acero con revestimiento especial o algún polímero de alta densidad.

La figura 7 ilustra una vista de la cámara de aglomeración 220 la cual, a diferencia de la cámara de gasificación 210, no corresponde a una cámara independiente del cilindro principal 200, sino que se conforma por un revestimiento preferentemente de material elastómero y vulcanizado al manto interior del cilindro principal 200. Al igual que la cámara de gasificación 210, la cámara de aglomeración 220 también puede incluir levantadores de carga y/o retenedores ya sea del tipo fijo o removible.

Un aspecto relevante de la invención es que al interior de la cámara de aglomeración 230 se configura un sistema de inyección de líquido que consiste en dos tuberías 230, 231 dispuestas a lo largo del cilindro, alimentadas por un extremo a través de la cámara de descarga 400 y soportadas en el otro extremo por el eje central 304 del rodete. Dichas tuberías poseen múltiples perforaciones para el dispensado de líquidos independientes al interior de la cámara de aglomeración, en donde dichas perforaciones pueden distribuirse en distintas formas a lo largo de las tuberías, dependiendo de si los fluidos se desean ingresar aguas arriba en la cámara de aglomeración, aguas abajo de la misma o a lo largo de toda la cámara.

La Figura 8 muestra una modalidad preferida de la invención en la cual las tuberías 230, 231 se conectan al eje central 304 del rodete por medio de un soporte estacionario 232, montado en un cojinete 233 para que el soporte se mantenga fijo durante la rotación del dispositivo y no fuerce a torsión las tuberías que transportan el líquido. Adicionalmente, el sistema de inyección de líquido preferentemente cuenta con un elemento de protección 234, preferentemente conformado en forma de manto cilindrico (Figura 9) y ubicado en el eje central 304 del rodete, evitando que el material golpee directamente a las tuberías cuando cae de las aspas 301 del rodete 300 hacia la cámara de aglomeración 220. La cámara de descarga 400 se ilustra con mayor detalle en la Figura 10. En ella se observa que comprende dos partes. En primer lugar el buzón de descarga 410 ubicado en la parte inferior y por el cual el material sólido proveniente del tambor de aglomeración es extraído del equipo. En una modalidad preferida de la invención, en la zona de descarga del material se incluye al menos un retenedor de material similar al utilizado en la cámara de gasificación para que el material que es recibido en la cámara de descarga 400 no caiga directamente sobre el fondo del buzón de descarga 400, previniendo así su desgaste excesivo.

En segundo lugar, la campana 420 recupera los gases que se generan al interior del cilindro principal 200 producto de las reacciones químicas y provenientes de la cámara de gasificación, los cuales además poseen elevadas temperaturas ayudando así al proceso de extracción. Por este motivo, la campana 420 se dispone en la parte superior del buzón de descarga 400 ya que dichos gases tienden a subir y no a descender junto con el material sólido. Para que sea una extracción completa y no exista posibilidad de que se escapen los gases se incorpora un sistema de ventilación adecuado para el transporte de dichos gases. Del mismo modo, el conducto de transporte de gases 510 que traslada los gases desde la campana 420 hacia la cámara de gasificación debe tener las condiciones necesarias para que soporten el traslado de estos gases que generalmente contienen ácidos y humedad. Adicionalmente y para evitar problemas con las macropartículas que son captadas por la extracción, la invención comprende un filtro de partículas que puede ser un precipitador electroestático, un filtro de membrana u cualquier otro tipo de filtro que, instalado antes del ventilador 520, preferentemente en el conducto de gases 510 y/o en la campana 420, permita retener las macropartículas que son succionadas por el ventilador y, con ello, evitar que entren en contacto con el ventilador y/o que reingresen junto al gas a la cámara de gasificación, resultando en la posible obstrucción de las perforaciones de boquilla 130 y/o cámara 212. En este contexto, el ventilador 520 dispuesto en el conducto de gases 510 a su vez tiene la función de impulsar los gases recirculados, extrayendo dichos gases desde la cámara de aglomeración 220 y a través de la campana 420 e inyectando los gases a la cámara de gasificación 210 a través del conjunto de perforaciones 130 y 212.

De acuerdo con la Figura 11, el sistema de inclinación 700 consiste en un par de cilindros hidráulicos 701 ubicados cada uno en una viga de elevación 710 que se dispone a cada lado del tambor. Los cilindros hidráulicos 701 accionan horizontalmente una cuña 702, sobre la cual se apoya la viga inferior 630 inclinada que soporta al cilindro principal 200. Dicha cuña se desplaza sobre un riel 703 de modo que su desplazamiento genera que la viga inferior 630 pivotea en una de las pies 610 de la estructura de soporte, variando su inclinación, pudiendo así controlarse la retención y circulación del material al interior del tambor para obtener un producto más eficiente.

La figura 12 muestra un esquema en corte del tambor de aglomeración, identificándose los componentes internos y su ubicación dentro del tambor de aglomeración. En particular, la figura 12 muestra los componentes principales del tambor de aglomeración, que descritos desde aguas arriba hacia aguas abajo y en función de la circulación del material a aglomerar comprenden: buzón alimentador 100, desde donde ingresa el material a aglomerar; cilindro principal 200; cámara de gasificación 210, que se encuentra emplazada en el interior del cilindro principal 200, particularmente hacia el extremo aguas arriba de dicho cilindro, recibiendo el material a aglomerar para su mezcla con los gases; rodete 300, que se encuentra separando la cámara de gasificación 210 de la cámara de aglomeración 220, permitiendo el traspaso del material desde dicha cámara de gasificación y hacia dicha cámara de aglomeración; cámara de aglomeración, donde el material es sometido a mezcla con líquidos que ingresan por las tuberías 230, 231, generándose las reacciones que permitirán aumentar la efectividad del proceso de aglomeración; cámara de descarga 400, que recibe el material aglomerado que sale desde la cámara de aglomeración; buzón de descarga 410, desde el cual se extraen los glómeros. Adicionalmente, en la figura 12 pude apreciarse la estructura de soporte 600, que da soporte al tambor de aglomeración y sus componentes, proporcionando una viga inferior 630 que varía su inclinación gracias a un sistema de inclinación 700, y el sistema de recirculación de aire 500, que en conexión con la campana 420 y la entrada del tambor de aglomeración, permite la recirculación de los gases generados al interior del tambor durante el proceso de aglomeración. Por otra parte, la figura 12 también muestra las tuberías 230, 231, las que ingresan fluidos al interior de la cámara de aglomeración Finalmente, la figura 12 muestra la cremallera 201 como el elemento que transmite el movimiento de rotación desde un impulsor hacia el cilindro principal, permitiendo que todo el tambor de aglomeración rote para generar la circulación y mezcla del material en su interior.

Por otra parte, la figura 23, al igual que la figura 1, muestra un esquema del tambor de aglomeración visto desde su cara lateral, esta vez mostrando el sistema de inyección mediante las tuberías 230, 231 que salen desde la cámara de descarga 400 hacia el exterior del tambor de aglomeración.

La figura 24 muestra una vista anterior del tambor de aglomeración, mostrando su disposición de estructura de soporte 600 que comprende los pies 610, una viga superior 620, mostrada en la figura 23, que une los pies 610 por medio de al menos una viga transversal 680. Adicionalmente, la figura 24 muestra una modalidad con vigas transversales de entrada 670 y de salida 660, donde las vigas transversales de salida 660 se disponen a menor altura que las vigas transversales de entrada 6760, ya que en estas últimas pivotea la al menos una viga inferior 630 que soporta al cilindro principal 200, ver figura 23, en donde sobre la viga transversal de salida 660 descansa el sistema de inclinación 700 que permite el pivoteo de la viga inferior 630. La figura 25 muestra una vista posterior del tambor de aglomeración, enseñando la salida de las tuberías 230, 231 pertenecientes al sistema de inyección desde la cámara de descarga 400.

Finalmente, la figura 26 permite apreciar un esquema general del tambor de aglomeración de la invención mediante una vista en perspectiva, apreciándose tanto sus componentes principales, por ejemplo el cilindro principal 200, como sus componentes secundarios, por ejemplo las ruedas 650, ambos vistos desde el exterior del tambor.

Una vez descritos en detalle todos los componentes del tambor de aglomeración de la invención, a continuación se describe el funcionamiento de este para la conversión de sulfuros metálicos en sulfato de metal y polisúlfuros solubles en agua, obteniendo como resultado una matriz de roca altamente porosa que favorece el proceso de lixiviación posterior.

En la primera etapa, se adiciona el mineral junto con NaCl sólido al interior del tambor de aglomeración, a través de la abertura de entrada 120 del buzón alimentador 100. De esta manera, el material ingresa a la cámara de gasificación 210 en donde, producto del giro del tambor y ayudado por los levantadores de carga 213, el mineral se mezcla con el NaCl sólido y con HCl gaseoso que ingresa a presión a la cámara de gasificación 210 por medio de las perforaciones de cámara 211 y a través de las perforaciones de boquilla 130. De esta manera, una fracción del HCl se fija al mineral debido a su humedad (preferentemente 3 a 5%) produciéndose el ataque químico.

Producto de la inclinación del cilindro principal 200, regulada por el sistema de inclinación 700, el material en movimiento al interior de la cámara de gasificación 210 junto con el gas no reaccionado, avanza hasta el rodete 300 donde es levantado por los capachos de las aspas 301 y transferido por acción de la gravedad hacia la cámara de aglomeración 220. En esta cámara, el mineral más el HCl remanente se riega intensamente con agua o refino esparcida al interior de la cámara por la tubería 230 y en seguida se riega con ácido sulfúrico concentrado (preferentemente al 95% de pureza) a través de la tubería 231. En este contexto, la tubería de 230 cuenta con perforaciones distribuidas hacia aguas arriba de la cámara de aglomeración 220, mientras que la tubería 231 cuenta con perforaciones distribuidas hacia aguas abajo de la cámara de aglomeración, permitiendo que el agua o refine se esparza al material que circula por la cámara de aglomeración previo a que el ácido sulfúrico entre en contacto con el material.

Debido a las reacciones exotérmicas entre el agua y el ácido sulfúrico concentrado, así como también producto de las reacciones de transformación que sufren los compuestos sulfurados presentes en el mineral tratado por la presencia del cloruro de sodio, en la cámara de aglomeración se generan temperaturas entre 50 y 80 °C. En esta cámara, se produce el aglomerado del material y se inicia la formación del HCl gaseoso, cuyo excedente se colecta en la campana 420 de la cámara de descarga 400 y se impulsa mediante el ventilador 520 y a través del conducto de gases 510 hacia la cámara de gasificación 210 para combinarlo con el mineral y el NaCl sólido entrante en un circuito de recirculación cerrado.

Por su parte, el material aglomerado sólido avanza hacia la cámara de descarga 400 y desciende por el buzón de descarga 410 para abandonar el equipo.

Ejemplo de tambor de aglomeración

De acuerdo a un ejemplo de la presente invención, se construyó un tambor de aglomeración como el ilustrado en la Figura 1 con un largo total de 19826 mm, medido horizontalmente desde el extremo del buzón alimentador hasta el extremo de la cámara de descarga, un ancho total de 10601 mm medido horizontalmente desde los extremos más alejados de los pies y una altura total de 10396 mm, medida verticalmente desde la base de los pies hasta la viga superior.

El cilindro principal se construyó en chapa de acero de un espesor de 400 mm, empleándose espesores y materiales que permitan resistir la carga de trabajo al interior del cilindro, en donde el largo de trabajo del cilindro principal es 14200 mm y su diámetro exterior de 3500 mm, describiendo bocas de entrada y salida de diámetros internos 1500 mm y 2300 mm, respectivamente, cuyos largos son de 300 mm y 1485 mm, respectivamente. Por otra parte, la cámara de gasificación se construyó a partir de titanio, de un espesor y material que permita resistir la carga de trabajo al interior de la cámara, con un largo total de 5050 mm y un diámetro exterior de 2700 mm. Esta cámara incluyó levantadores de carga fijos separados por una distancia de 396 mm, de espesor 50 mm y de altura 50 mm. Las perforaciones de cámara se hicieron de un diámetro de 10 mm para el paso del gas recirculado que se inyecta por la boquilla de inyección. El espacio intermedio entre cámara de gasificación y cilindro principal es de 400 mm, para la circulación del gas inyectado desde la boquilla de inyección y hacia las perforaciones de cámara. Por su parte, la boquilla de inyección, que tiene un diámetro mayor de 2200 mm y una conexión con el buzón alimentador de 1800 mm de diámetro, pose perforaciones de 20 mm de diámetro dispuestas radialmente a una distancia de 1437 mm del centro de la boquilla, la que comprende una conexión con el sistema de recirculación de gas que se describe como una perforación cuadrada de 200 mm de arista presente en la parte superior de la boquilla.

Por su parte, la cámara de aglomeración mantuvo un largo total de 9200 mm y un diámetro exterior de 2900 mm, la cual fue revestida con un material elastómero vulcanizado en la pared interior del cilindro principal.

El rodete se construyó de titanio con un diámetro exterior de 3100 mm y ancho 205 mm, con una tapa frontal de radio 1000 mm y 8 aspas separadas a 45° y unidas a un eje central de 500 mm de radio, comprendiendo cada una de ellas un capacho de forma cóncava dispuesto para captar el material en su interior y alzarlo junto con la rotación de las aspas. Las aberturas entre la tapa frontal y la periferia del rodete son de 350 mm de altura, describiéndose entre rodete y rodete para el alzamiento del material y su posterior depósito hacia el eje central. Dicho rodete actúa como elemento mezclador y de traspaso del material desde la cámara de gasificación hacia la cámara de aglomeración.

Para impulsar el giro del cilindro principal se utilizó un dispositivo motriz de una potencia de 220 hp, considerando principalmente para su diseño la velocidad requerida para tener una calidad de glómero eficiente. En este sentido, se emplearon datos históricos correspondientes a velocidad de rotación crítica y óptima, valores dependientes del diámetro del tambor. Además, se requirió la determinación del momento de inercia del tambor, considerando que dicho momento es el que se debe vencer para iniciar la rotación del tambor. Luego, obteniendo el torque requerido para iniciar el movimiento del tambor se puede calcular la potencia de trabajo y, junto a ello, estimar la potencia requerida del dispositivo impulsor.

Por otra parte, el ventilador empleado en el sistema de recirculación de gases corresponde a un ventilador de potencia entre 0,09 y 1,1 Kw, considerando como parámetro de diseño principalmente que el ventilador debe extraer todo o la mayor parte del flujo másico de gas que se genera en el interior del tambor de aglomeración. Para estos efectos, se consideró que la reacción química que ocurre en el interior del tambor tiene una eficiencia aproximada del 98%, es decir, en donde el 2% de los reactivos no reaccionan y el resto se transforma en ácido clorhídrico con concentración aproximada del 38%. Luego, estimando flujos másicos de material se estima que la cantidad de acido generada es de 60000 kg/h. En este sentido, y mediante la densidad del ácido clorhídrico a la concentración indicada se obtiene que el caudal de gas es de aproximadamente 50 metros cúbicos por hora. Con la información anterior es posible estimar la presión dinámica y estática que debe levantar el ventilador o impulsor de gases para extraer la totalidad del flujo másico de gas que se genera en el interior del tambor de aglomeración, siendo dicha presión de aproximadamente 78 kPa para el presente ejemplo. Respecto a la inyección de fluidos mediante las tuberías que ingresan a la cámara de aglomeración se inyectan agua y HC1 en forma independiente, es decir, mediante una primera tubería se inyecta agua y mediante una segunda tubería se inyecta el ácido. En este sentido, la inyección de agua se realiza por perforaciones en la tubería de agua localizadas aguas arriba en la cámara de aglomeración, mientras que la inyección de ácido se realiza por perforaciones en la tubería de ácido localizadas aguas abajo de la cámara de aglomeración. Es decir, en primer lugar se humedece el material y, luego de un espacio determinado de residencia y desplazamiento en la cámara de aglomeración, se inyecta el ácido para la reacción.

Por medio del diseño de equipo descrito se obtuvieron las condiciones óptimas de trabajo del tambor de aglomeración, las cuales se indican en la tabla a continuación:

Tabla 1. Condiciones de operación óptima del reactor mezclador

Granulometría del mineral centímetros 1,90 2,54

Granulometría concentrado □ 160 250

Temperatura primera cámara °C 10 25

Temperatura segunda cámara °C 50 80

Potencial redox mV/ENH 300 550

Ejemplo de aplicación del proceso

En una modalidad particular, se llevaron a cabo los tratamientos de diferentes muestras en un prototipo a escala del reactor de la invención, utilizando minerales de baja ley de cobre, denominados MI, M2 y M3, donde específicamente la muestra MI está dominada mineralógicamente por calcopirita (CuFeS₂) y calcosina (Cu₂S). La muestra M2 es abundante en calcosina (Cu₂S) y covelina (CuS). M3 es principalmente calcopirita (CuFeS₂).

Utilizando el modelo experimental a escala del reactor de la invención, se cargaron independientemente 100 g de diferentes minerales (MI, M2 y M3), de baja ley de cobre y con una granulometría de 100% - 70 mallas ASTM, junto con NaCl 15 g/kg mineral, en un reactor, adicionando agua para producir un 20% de humedad total y junto a la adición de ácido sulfúrico concentrado considerando el 100% del consumo estándar de ácido determinado para cada muestra. El prototipo de aglomerador usado en este experimento, contiene un sistema de recirculación de los gases que se generan en la cámara central de aglomeración de dicho prototipo, donde se mantiene la mezcla en agitación constante. Se mezcló los componentes durante 5 minutos y se permitió el reposo por un tiempo variable (0, 15 y 30 días). Luego las muestras sometidas a los diferentes tratamientos se lixiviaron, registrándose el tiempo requerido para extraer el 100% del cobre contenido en cada muestra, con y sin pretr atamiento, de acuerdo a lo indicado en la Tabla 1, los resultados de la lixiviación de las muestras MI, M2 y M3 sometidas a los diferentes tratamientos se muestra en la Figura 22.

La lixiviación de los minerales de calcopirita de baja ley (MI, M2 y M3) con una granulometría de 100% -70 mallas ASTM, se realizó en forma agitada a 800 rpm, bajo diferentes condiciones tal como se indica en la Tabla 1. Donde en la Figura 22, se observa la importancia del pre- tratamiento en minerales sulfurados y en particular de aquellos más refractarios a la lixiviación. En general la cinética se ve mejorada combinando adecuadamente el pre-tratamiento con soluciones lixiviantes cloruradas.

Tabla 2. Condiciones de lixiviación

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un tambor de aglomeración que produce aglomerados uniformes, estables y poco degradables, incrementando el rendimiento extractivo de minerales en minería, el tambor de aglomeración comprende un cilindro principal hueco en cuyo interior se realiza el proceso de aglomeración, un buzón alimentador dispuesto en el extremo aguas arriba del cilindro principal, para el ingreso de material hacia el interior de dicho cilindro a través de una abertura de entrada del buzón alimentador, una cámara de descarga dispuesta en el extremo aguas abajo del cilindro principal, opuesto al buzón de salida, para la evacuación del material aglomerado desde el interior de dicho cilindro, al menos un dispositivo impulsor para accionar un movimiento de rotación en el cilindro principal, empleando medios motrices dispuestos en dicho cilindro y que transmiten el movimiento hacia este desde el dispositivo impulsor, y al menos una estructura de soporte sobre la cual se sostiene el cilindro principal permitiendo la rotación del mismo, CARACTERIZADO porque además comprende:

un sistema de recirculación de gases que extrae los gases presentes en el interior del tambor de aglomeración aguas abajo del cilindro principal y los inyecta aguas arriba de dicho cilindro, en donde dicho sistema de recirculación de gases se encuentra conectado al tambor de aglomeración entre un punto de inyección y un punto de extracción;

una boquilla de inyección para la inyección de los gases recirculados en el punto de inyección, en donde dicha boquilla de inyección se encuentra conectada con el sistema de recirculación de gases para el reingreso de los gases al interior del cilindro principal;

una cámara de gasificación dispuesta en el interior del cilindro principal y en comunicación con la abertura de entrada del buzón alimentador, en donde dicha cámara de gasificación posee una entrada conectada con la boquilla de inyección de gases para el ingreso de los gases al interior de la cámara de gasificación; y una cámara de aglomeración dispuesta a continuación de la cámara de gasificación, en donde la cámara de aglomeración comprende un sistema de inyección de fluido en su interior.

2. El tambor de aglomeración de acuerdo con la reivindicación 1, CARACTERIZADO porque el sistema de recirculación de gases comprende un conducto para el transporte de gases desde el punto extracción hasta el punto de inyección y un dispositivo impulsor de gases que succiona los gases desde el punto de extracción y los impulsa hacia el punto de inyección, formando un circuito cerrado de gases.

3. El tambor de aglomeración de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, CARACTERIZADO porque el sistema de recirculación de gases se conecta a una campana dispuesta en la cámara de descarga del tambor de aglomeración, desde la cual se succionan los gases presentes al interior de la cámara de descarga.

4. El tambor de aglomeración de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, CARACTERIZADO porque la boquilla de inyección comprende perforaciones de boquilla para la inyección del gas recirculado en el interior de la cámara de gasificación desde el sistema de recirculación de gases.

5. El tambor de aglomeración de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, CARACTERIZADO porque la boquilla de inyección se fija a la abertura del buzón alimentador, en donde sobre dicha boquilla de inyección tanto el cilindro principal como la cámara de gasificación rotan.

6. El tambor de aglomeración de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores,

CARACTERIZADO porque la cámara de gasificación se configura como un cilindro concéntrico al cilindro principal pero de menor diámetro, formando un espacio intermedio entre la superficie externa de la cámara de gasificación y la superficie interna del cilindro principal.

7. El tambor de aglomeración de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, CARACTERIZADO porque la cámara de gasificación comprende una cara de entrada y una cara de salida, comprendiendo perforaciones de cámara dispuestas en la cara de entrada para el ingreso de los gases al interior de dicha cámara.

8. El tambor de aglomeración de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, CARACTERIZADO porque la cámara de gasificación comprende perforaciones de cámara dispuestas en el manto de dicha cámara.

9. El tambor de aglomeración de acuerdo con la reivindicación 6, CARACTERIZADO porque el espacio intermedio comprende soportes internos y/o conexiones que unen el cilindro principal con la cámara de gasificación, rotando en conjunto.

10. El tambor de aglomeración de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 6 y 9, CARACTERIZADO porque la boquilla de inyección inyecta los gases recirculados a través del espacio intermedio y hacia la cámara de gasificación.

11. El tambor de aglomeración de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, CARACTERIZADO porque la cámara de aglomeración se conforma a partir del espacio interior del cilindro principal, comprendiendo la superficie interior de dicho cilindro un revestimiento.

12. El tambor de aglomeración de acuerdo con la reivindicación 11, CARACTERIZADO porque el revestimiento comprende un material elastomero vulcanizado a la superficie interior del cilindro principal.

13. El tambor de aglomeración de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, CARACTERIZADO porque el sistema de inyección de fluido comprende al menos una tubería dispuesta a lo largo del cilindro principal, en el interior de la cámara de aglomeración, en donde dicha al menos una tubería ingresa a la cámara de aglomeración a través del extremo aguas abajo del cilindro principal.

14. El tambor de aglomeración de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, CARACTERIZADO porque además comprende un rodete dispuesto entre la cámara de gasificación y la cámara de aglomeración, traspasando el material desde el interior de la cámara de gasificación hacia el interior de la cámara de aglomeración a través de una cara aguas arriba del rodete y una cara aguas abajo del rodete.

15. El tambor de aglomeración de acuerdo con la reivindicación 14, CARACTERIZADO porque el rodete se dispone acoplado al cilindro principal, rotando solidario a dicho cilindro, en donde la cara aguas arriba del rodete comprende la cara de salida de la cámara de gasificación y la cara aguas abajo del rodete comprende la cara de entrada de la cámara de aglomeración.

16. El tambor de aglomeración de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 14 y 15, CARACTERIZADO porque el rodete comprende múltiples aspas, preferentemente con forma de capachos, dispuestas para recibir el material a medida que desciende por la cámara de gasificación.

17. El tambor de aglomeración de acuerdo con la reivindicación 16, CARACTERIZADO porque el rodete comprende una tapa frontal dispuesta en la cara aguas arriba del rodete, en donde dicha tapa tiene un diámetro menor que el rodete, dejando aberturas entre cada aspa y entre el perímetro del rodete y el perímetro de la tapa frontal.