Diseño de sistemas de aireación forzada de pilas de lixiviación considerando las conductividades hidráulica y gaseosa del mineral

Roberto León, Eugenia Anabalón

In the proceedings of: GEO2011: 64th Canadian Geotechnical Conference, 14th Pan-American Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, 5th Pan-American Conference on Teaching and Learning of Geotechnical Engineering

Session: Behaviour of Unsaturated Soils

RESUMEN: El diseño de sistemas de aireación forzada de pilas de lixiviación requiere el dimensionamiento de sopladores y de una red de tuberías para permitir la inyección de aire a la tasa que requiere el proceso metalúrgico. Para asegurar la efectividad de la aireación es necesario verificar que la tasa de caudal de diseño pueda fluir a través del mineral sometido a lixiviación. Se propone un método para determinar el flujo de aire a través del mineral, a partir de las especificaciones del sistema de aireación y las características del mineral. Este procedimiento se basa en el análisis del flujo gaseoso en un medio poroso parcialmente saturado, que requiere el conocimiento de las propiedades hidrodinámicas y neumáticas del mineral de la pila. Se presenta un ejemplo de cálculo real, basado en propiedades determinadas experimentalmente. 1 INTRODUCCIÓN La utilización de sistemas de aireación forzada es una práctica común para la lixiviación de minerales sulfurados de cobre en pilas. Estos sistemas contemplan una red de tuberías, ubicada sobre la base del pad, que distribuye la inyección de aire mediante una serie de emisores puntuales que generan un flujo de aire desde abajo hacia arriba. La presión neumática se genera mediante sopladores conectados a esta red de cañerías. Se propone una metodología para incorporar el flujo gaseoso en el diseño de los sistemas de aireación forzada de las pilas de lixiviación, que requiere el conocimiento de las propiedades hidrodinámicas y neumáticas del mineral. 2 CONDICIONES DE FLUJO PARCIALMENTE SATURADO EN UNA PILA DE LIXIVIACIÓN Tanto la conductividad hidráulica como la conductividad gaseosa de los materiales granulares varía en función de su grado de saturación líquida. Mientras la conductividad hidráulica aumenta con la saturación líquida, lo contrario ocurre con la conductividad gaseosa. Para el caso del diseño de sistemas de aireación en pilas de lixiviación, se requiere conocer la curva de conductividad hidráulica y la curva de conductividad neumática. La curva de conductividad hidráulica permite estimar la saturación líquida de la pila cuando es lixiviada a una tasa de riego dada. En forma complementaria, la curva de conductividad neumática permite conocer la conductividad respecto al aire asociada al grado de saturación líquida de la pila. En la Figura 1 se esquematiza un perfil idealizado de saturación líquida de una pila de lixiviación constituida por materiales de propiedades homogéneas, irrigada superficialmente y en condición de régimen permanente. En este perfil se define 3 zonas: Zona saturada bajo el nivel freático basal, cuya altura queda determinada por el funcionamiento del sistema de drenaje Zona parcialmente saturada, con humedad y conductividad hidráulica constantes. La conductividad hidráulica en este sector es equivalente a la tasa de riego y el nivel de saturación depende de este valor. Zona de transición, de saturación variable, que se ubica entre las dos zonas descritas anteriormente. Normalmente, dadas las características de los materiales gruesos y/o aglomerados que conforman las pilas de lixiviación, la zona de transición resulta despreciable y es válido, para efectos prácticos, asumir que el nivel de saturación líquida de la pila es constante sobre el nivel freático.

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