ACORGA®BOOSTER CONCEPT: A QUICK METHOD TO

OPTIMIZE EXISTING ORGANIC INVENTORIES.

Edgar Ricce, Alexis Soto and Osvaldo Castro

Cytec Industries Inc., Chile

Owen Tinkler

Cytec Industries Inc., South Africa

ABSTRACT

Cytec has developed a practical method to quickly improve/optimize an existing organic inventory

once the decision to switch reagents has been made. The use of ACORGA Booster allows an

operation to achieve the economic benefits of the change, within a short period of time rather than

waiting for the results based on a conventional gradual monthly replacement of the extractant

make-up. A conversion process could easily take 1 to 3 years, depending on the specific case,

however the booster concept speeds up this process to some weeks.

A number of existing operations have been identified where the current organic inventory has not

been optimized for copper production. In most of these cases, the reagent formulation within the

plant was too “strong” for the PLS/electrolyte conditions and configuration being used or the

existing formulation suffered from other issues such as poor copper iron selectivity. Through

analysis and evaluation of the circuit organic, it is possible to identify the specific formulation

required to quickly convert the existing inventory and begin achieving the improved results.

This paper will review the “booster concept” that has been used successfully in three plants around

the world with excellent results.

INTRODUCCIÓN.

Conforme van pasando los años, las plantas de Lixiviación enfrentan nuevos desafíos metalúrgicos

debidos principalmente a cambios en las características del mineral. Estas características

particulares demandan nuevas condiciones de lixiviación, donde el resultado es la obtención de un

PLS con diferentes características químicas a las iniciales.

Estas nuevas características químicas pueden ser las siguientes:

- Aumento o disminución de la concentración de cobre.

- Incremento de la concentración de impurezas, como el hierro.

- Aumento o Disminución del pH.

Las nuevas condiciones en el PLS, pueden causar reducción en la recuperación de cobre y/o caída

importante de la selectividad Cu/Fe, llegando a producir un incremento de costos debido al uso de

mayores purgas de electrolito y en casos extremos, incluso a generar una restricción en la

producción de cobre.

Ante estos cambios, operadores y metalurgistas buscan maneras de adecuar la extracción por

solventes en el corto plazo. Esta adecuación en extracción por solventes, pasa por optimizar el

orgánico de planta el cual muchas veces no ha variado desde los inicios de la operación, con una

formulación fija para las condiciones iniciales del PLS.

La optimización de la extracción por solventes desde el punto de vista de reactivo, tendrán la

finalidad de:

- Mejorar la recuperación de cobre en SX.

- Incrementar la selectividad Cu/Fe.

- O ambos puntos anteriores.

Por ejemplo, manejar un pH más bajo en el PLS, causará una reducción de la recuperación de cobre

en SX, por lo que usualmente se aumenta la concentración de extractante para evitar esta reducción.

En otros casos la reducción drástica del pH comienza a limitar la transferencia de cobre en SX,

pudiéndose convertir en un cuello de botella para la producción. Sin embargo una nueva

formulación que trabaje eficientemente a menor pH, es la mejor alternativa.

Otro ejemplo, sería cuando el incremento en la concentración de Fierro en el PLS, disminuya la

selectividad Cu/Fe. Este factor aumentaría la transferencia de Fierro al electrolito y se tomarían

acciones inmediatas como aumentar el flujo de purga de electrolito para controlar dicha

transferencia química. Sin embargo el incremento del flujo de purga conlleva a una mayor

reposición de agua, ácido y sulfato de cobalto, lo que finalmente incrementa los costos operativos

de la planta. Esto hasta el punto en que la recirculación de electrolito, llegue a impactar la capacidad

de la planta de SX, con lo que finalmente se llega a afectar la producción de cobre; punto en el cual

la pérdida económica se vuelve incontrarrestable.

Una formulación del extractante que maximice la selectividad Cu/Fe, de tal manera de disminuir el

flujo de purga y tener beneficios económicos al controlar los efectos negativos ya mencionados,

será la mejor opción.

OPTIMIZANDO LA EXTRACCIÓN POR SOLVENTES.

Para determinar el extractante adecuado, se podrán realizar pruebas a nivel laboratorio y/o a nivel

piloto, de los cuales se concluye muchas veces en un cambio de extractante, es decir migrar a una

nueva formulación que optimice el trabajo de la extracción por solventes.

A continuación se mostrará un caso real de mejoramiento de la selectividad Cu/Fe cambiando la

formulación del orgánico. La búsqueda de un extractante más selectivo, se debió al duplicarse el

valor de la concentración de fierro en el PLS .

Las características de las soluciones fueron las siguientes:

Cu

(gpl)

Fe

(gpl)

Co

(ppm) pH

H+

(gpl)

PLS 2,12 9,79 ----- 1,73 -----

Electrolito Pobre 35,58 4,6 180 ----- 177

Carga Máxima

(gpl)

O. Cargado Cu

(gpl)

O. Cargado Fe

(ppm) Selectividad Cu/Fe

Orgánico de Planta 7,24 5,30 11 482

Decisión de Cambio de Extractante.

Mediante pruebas a nivel piloto se determinó que la selectividad Cu/Fe se incrementaba de manera

importante mediante el uso de Acorga®M5910, lo cual generaba importantes beneficios

operacionales y sobretodo económicos, entre otros; siendo el más evidente y fácil de cuantificar, la

reducción de la adición de sulfato de cobalto, mediante la reducción de la purga de electrolito.

El gráfico No.1 se muestra el incremento en selectividad Cu/Fe.

Gráfico No.1

647

946

0

200

400

600

800

1000

1200

Orgánico de planta Orgánico 100% M5910

Sele

ctiv

idad

Cu

/Fe

Incremento de Selectividad Cu/Fe

El gráfico No.2, muestra la diferencia en transferencia química de fierro para cada tipo de orgánico.

Gráfico No.2

Una vez tomada la decisión de cambiar el extractante, se estudió y se ofreció el uso de

Acorga®Booster para acelerar la mejora en el comportamiento respecto a la selectividad Cu/Fe.

Análisis del comportamiento del Orgánico.

Se analizó el orgánico de planta y se preparó una formulación especial, con la finalidad de acercar

al Orgánico de planta hacia un escenario de 100% Acorga®M5910. A esta formulación especial le

llamamos Acorga®Booster.

Por lo tanto, para el análisis se consideró los siguientes escenarios:

Orgánico de planta.

Orgánico de planta más la adición de 50% del Acorga®Booster.

Orgánico de planta más la adición de un 100% del Acorga®Booster.

Orgánico 100% M5910.

Cabe resaltar que la carga Máxima para cada orgánico fue prácticamente la misma.

Escenario Carga Máxima (gpl)

Orgánico Planta 7,24

Orgánico Planta+ 50% Acorga®Booster 7,20

Orgánico Planta+ 100% Acorga®Booster 7,24

Orgánico 100% M5910 7,32

También, se construyeron las isotermas de extracción y re-extracción, para cada uno de los

escenarios descritos, y junto a las condiciones de planta, se simuló en MINCHEM 32 el circuito de

extracción por solventes y se determinó la recuperación de cobre para cada caso. A continuación se

muestra la simulación realizada.

9,1

2,5

0

2

4

6

8

10

12

Orgánico de planta Orgánico 100% M5910

Tran

sfe

ren

cia

de

Fie

rro

(kg

/hr)

Transferencia Química de Fierro al Electrolito

Las recuperaciones de cobre obtenidas con los escenarios evaluados se muestran en la tabla No.1.

Escenarios Recuperación de Cu

(%)

Orgánico Planta 96,7

Orgánico Planta + 50% Acorga®Booster 97,4

Orgánico Planta + 100% Acorga®Booster 97,3

Orgánico 100% M5910 97,6

Tabla No.1

En la realización de las isotermas de extracción y re-extracción, se incluyó el análisis de Fierro para

cada punto, con la finalidad de ver el comportamiento de cada orgánico respecto a la captación de

Fierro.

El gráfico No.3, muestra el comportamiento de cada una de las formulaciones de fase orgánica

evaluadas respecto a la co-extracción de fierro.

Gráfica No.3

Con la concentración de cobre en el orgánico cargado se determina la concentración de fierro

esperada en el orgánico cargado, con lo cual obtenemos el valor de selectividad Cu/Fe. Ver Tabla

No.2.

Escenarios Selectividad Cu/Fe

Orgánico Planta 589

Org. Planta + 50% Acorga®Booster 570

Org. Planta + 100% Acorga®Booster 798

Orgánico 100% M5910 1045

Tabla No.2

Con los datos anteriores determinamos la transferencia de fierro para cada escenario.

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00 4,50 5,00 5,50 6,00 6,50 7,00

Fe O

rgán

ico

car

gado

(pp

m)

Cu Orgánico Cargado (gpl)

Co-extracción de Fierro para cada Escenario.

Orgánico de Planta Orgánico Planta + 100% Acorga Booster.

Orgánico 100% Acorga M5910 Orgánico Planta + 50% Acorga Booster.

La tabla No.3 muestra la reducción en transferencia de fierro debido al aumento de selectividad

Cu/Fe.

Escenarios

Orgánico

Cargado

Orgánico

Descargado

Flujo de

Orgánico

Transferencia

de Fe

Reducción en la

Transferencia de Fe

Cu

(gpl)

Fe

(ppm)

Cu

(gpl)

Fe

(ppm) (m3/hr) (kg/día) (%)

Orgánico Planta 4,71 8 1,78 0 2500 480 0

Org. Planta + 50%

Acorga®Booster 3,99 7 1,04 0 2500 420 12,5

Org. Planta + 100%

Acorga®Booster 3,99 5 1,04 0 2500 300 37,5

Orgánico 100% M5910 4,55 3 1,61 0 2500 180 62,5

Tabla No.3

Podemos apreciar que se puede alcanzar sobre un 60% de reducción en la transferencia de fierro

hacia el electrolito, en un escenario final de cambio del extractante, desde el actual hacia el

Acorga®M5910.

También podemos apreciar, que con el uso de Acorga®Booster podemos obtener importantes

mejoras parciales en reducción de la transferencia de Fierro.

Beneficios Económicos derivados del Aumento en la Selectividad Cu/Fe.

En la tabla No.4, mostramos los cálculos del beneficio económico derivado solamente de la

reducción del consumo de sulfato de cobalto, producto del incremento de la Selectividad Cu/Fe

para este caso en particular.

Escenarios

Transferencia

Química de

Fe hacia el

electrolito

Flujo de Purga

por

transferencia

química de Fe

Perdida

CoSO4.7H2O

hacia el PLS

o Raff.

Costo

Anual de

CoSO4.7H2O

Ahorro Anual

en reducción

del consumo

CoSO4.7H2O

(kg/día) (m3/hr) (Kg/día) (KUSD/año) (KUSD/año)

Orgánico Planta 480 8,0 183 2747 0

Orgánico Planta + 50%

Acorga®Booster 420 7,0 160 2404 125

Orgánico Planta + 100%

Acorga®Booster 300 5,0 114 1717 376

Orgánico 100% M5910 180 3,0 69 1030 627

Precio del CoSO4.7H2O = 15 USD/kg Tabla No.4

Se puede observar que es posible obtener importantes beneficios económicos producto del aumento

en la selectividad Cu/Fe. El máximo beneficio se obtendrá cuando el orgánico de planta tenga un

100% de la formulación de Acorga®M5910.

Proceso de Cambio del extractante mediante reposición mensual.

Cuando se toma la decisión de optimizar el orgánico de la planta; se tiene que realizar el cambio del

extractante existente. Usualmente se toma la decisión de adquirir el nuevo extractante y se

comienza a adicionar al circuito con la frecuencia de reposición mensual normal de la operación.

De esta forma, el cambio de extractante se da de manera lenta y gradual, pudiendo tomar muchos

meses hasta lograr el punto final de 100% de Acorga® M5910.

Además, el inventario existente no puede cambiarse en un 100% de un día para el otro, porque no es

factible desechar el orgánico existente y cambiarlo por uno nuevo.

El gráfico No.4 muestra el proceso de cambio del extractante, mediante una reposición mensual,

considerando la información de la planta SX.

Inventario de Orgánico 2600 m3

Consumo de extractante 14 m3/mes

Concentración Extractante 12,8 % vol.

Gráfico No.4

Como vemos, el proceso de cambio del extractante tomará un largo tiempo y los efectos en la

operación no serán inmediatos.

Consecuentemente, la obtención de los beneficios económicos tardará un tiempo considerable.

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

0 10 20 30 40 50 60 70

Po

rce

nta

je d

el N

ue

vo E

xtra

ctan

te e

n e

l org

ánic

o

Número de Meses

Evolución del contenido del Nuevo extractante mediante reposición mensual.

Proceso de Cambio del extractante mediante adición de Acorga®Booster.

El concepto Booster, tiene como finalidad acelerar el comportamiento del orgánico existente y

acercarlo al punto final del cambio de extractante.

En el gráfico No.5, se puede observar el aceleramiento del proceso de cambio del extractante,

mediante la adición de Acorga Booster, acercándolo hacia el punto final.

Inventario 2600 m3

Consumo de extractante 14 m3/mes

Concentración Extractante 12,8 %

Volumen de Acorga Booster necesario. 107 m3

Gráfico No.5

Evolución de los beneficios económicos usando Acorga®Booster.

Una vez adicionado el Acorga®Booster, se podrá acceder a una importante fracción del beneficio

económico esperado, en un corto plazo.

En el gráfico No.6, podemos apreciar la evolución del beneficio económico a través del tiempo

considerando un cambio de extractante mediante una reposición mensual comparado con un cambio

usando Acorga®Booster.

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

0 10 20 30 40 50 60 70

Po

rcen

taje

del

Nu

evo

Ext

ract

ante

en

el o

rgán

ico

Número de Meses

Evolución del contenido del Nuevo extractante mediante el uso de Acorga Booster.

Gráfico No.6

Experiencias del uso de Acorga®Booster.

A continuación mencionaremos tres casos del uso de Acorga®Booster.

Caso 1: Kansanshi Mining Plc en Zambia.

Gráfico N°7

Como se observa en el grafico No. 7, se compara la captación de Fe en la fase orgánica tanto con el

orgánico de planta (LIX984N) como con el orgánico de planta más la adición de Acorga®Booster,

donde la mejora en la selectividad Cu/Fe es notoria, luego de la adición de Acorga®Booster.

Caso 2: Planta Metcalf-Morenci USA.

Gráfico N°8

En el grafico No. 8, se observa la mejora en la selectividad Cu/Fe luego de la adición de

Acorga®Booster realizado en la planta Metcalf – Morenci.

Caso 3: Pilotaje en la planta Central-Morenci in USA.

Gráfico N°9

En el grafico No. 9, se observa la mejora en la razón de transferencia Cu/Fe luego de la adición de

Acorga®Booster realizado en el pilotaje de la planta Central – Morenci.

CONCLUSIONES.

1. Es posible optimizar la Extracción por Solventes, en base a una formulación adecuada del

orgánico de planta.

Central Pilot Plant Work

100

120

140

160

180

200

220

240

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Cu

:Fe

Tra

ns

fer

Ra

tio

Cu:Fe Transfer Ratio

Pre-ACORGA Booster Addition Post-ACORGA Booster Addition

Plant less

stabile with rain, flow

issues

2. Una vez decidido el cambio de formulación, se podrá acelerar el proceso de cambio de

formulación mediante el uso del Acorga®Booster.

3. Los beneficios económicos podrán provenir de mejoras en recuperación de cobre y/o

mejoras en Selectividad Cu/Fe.

4. El concepto Booster acelera la obtención de estos beneficios económicos.

REFERENCIAS.

OS Tinkler, I Cronje, A Soto, F Delvallee & M Hangoma, The Acorga® OPT Extractant Series: Industrial

Performance vs. Aldoxime: Ketoxime Reagents.Cytec Industries Inc., Johannesburg, South Africa,

*Mitec Limited, Kitwe, Zambia, Alta 2009, Perth, Australia.