Lixiviación en pilas: diseño de plataforma y guía de operación
La lixiviación en pilas recupera 60–90% del cobre de minerales oxidados y 55–80% del oro en minerales aglomerados, a una fracción del costo de la molienda. Como el mineral apilado sobre una plataforma impermeabilizada funciona como un reactor de lecho fijo que se renueva, el resultado depende de cuatro decisiones: diseño de plataforma, aglomeración, riego y manejo de soluciones.
Puntos clave
- El tamaño de trituración (P80) gobierna a la vez la recuperación y el consumo de reactivo; triturar más grueso cambia recuperación por tonelaje.
- La aglomeración con cemento o cal evita la migración de finos y la formación de canales en minerales arcillosos.
- El riego por goteo a 5–15 L/h/m² mantiene la pila no saturada y protege el inventario de solución.
- La plataforma con geomembrana y detección de fugas es el estándar; el drenaje controla la carga de solución sobre el revestimiento.
- La recuperación aguas abajo debe corresponder a la ley: SX-EW para soluciones ricas (PLS) de cobre oxidado; carbón activado o Merrill-Crowe para oro.
Cómo funciona el circuito
Se percola un lixiviante — H₂SO₄ diluido para óxidos de cobre, NaCN diluido para oro y plata — a través de un apilamiento de gran volumen, y el drenaje cargado se capta en la base. La solución rica pasa a pozas y luego al circuito de recuperación: extracción por solventes y electroobtención (SX-EW) en cobre, o adsorción en carbón con elución y electroobtención en oro. El refinado se recarga con ácido o cianuro y se bombea de vuelta a la corona de la pila. En ese lazo cerrado los únicos consumibles son la reposición de lixiviante, el ácido que consumen los minerales de ganga y la energía de bombeo.
La aglomeración liga los finos a fragmentos gruesos usando cemento, cal o ácido como aglutinante, y produce un granulo que resiste la compactación y conserva permeabilidad. Sin ella, un mineral con más de 15–20% de finos se segrega al apilar, ciega la red de poros y deja que la solución corra por canales preferenciales sin tocar la superficie del mineral.
Parámetros de diseño críticos
Cada proyecto es una negociación entre recuperación, tonelaje y costo de reactivo. Los valores de la tabla son rangos de trabajo, no recetas: el óptimo se confirma con ensayos en columna.
| Parámetro | Unidad | Rango típico | Nota de diseño |
|---|---|---|---|
| Trituración P80 | mm | 6–19 (oro), 12–50 (Cu oxidado) | Ajustar con columnas; los finos mandan la permeabilidad |
| Altura de capa | m | 4–10 | Menor en minerales arcillosos o de lixiviación lenta |
| Altura final | m | 30–120 (varias capas) | Verificar capacidad portante y pérdida de permeabilidad |
| Caudal de riego | L/h/m² | 5–15 (Cu), 5–10 (Au) | Mantener no saturado; goteo preferido |
| Curado ácido | días | 1–7 | Aplica a Cu oxidado y secundario; incluye maduración |
| Fuerza H₂SO₄ | g/L | 5–50 | Fijada por consumo de ganga y ley objetivo del PLS |
| Fuerza NaCN | g/L | 0.2–0.5 | pH 10.5–11.0 para suprimir HCN |
| Aglutinante (Au) | kg/t | cemento 3–10; cal 0.5–2 | Cemento en arcillas altas; la cal además eleva pH |
| Conductividad hidráulica | m/s | ≥1×10⁻⁴ | Debe superar el flujo de riego en un orden de magnitud |
| Finos (<75 µm) | % | ≤20–30 tras aglomerar | Valores mayores exigen curado más fuerte y apilado lento |
El parámetro más decisivo es el consumo de ácido por ganga (GAC): cada kilogramo de ácido que consume calcita, dolomita u óxidos de hierro es un kilogramo que no lixivia cobre. Un mineral con GAC superior a 50–70 kg/t de H₂SO₄ rara vez sostiene una pila de óxidos económicamente viable, y ese número debe establecerse sobre testigos representativos antes de cualquier otro trabajo de diseño.
Pila o estanque: cuándo conviene cada ruta
La pila gana en costo; el estanque gana en velocidad y recuperación. La decisión depende de ley, tonelaje y mineralogía.
| Criterio | Lixiviación en pilas | Lixiviación en tanques (CIL/agitada) |
|---|---|---|
| Ley típica | <1 g/t Au; 0.1–1% Cu oxidado | >1.5–2 g/t Au |
| Tamaño de alimentación | 6–50 mm o ROM | Molienda a ~75 µm (P80) |
| Residencia | 30–400+ días | 24–48 horas |
| Recuperación típica | 55–90% | 85–95% |
| CAPEX | Bajo (sin molino ni tanques) | Alto |
| Mineral apto | Permeable, poca arcilla tras aglomerar | Fino, refractario, arcilloso |
La zona gris — ley media, arcilla moderada, tonelaje límite — es justamente donde un programa de ensayos bien ejecutado se paga solo: una diferencia de 3–5% en recuperación puede inclinar la elección de esquema hacia un lado o hacia el otro.
Diseño de la plataforma y causas de mala lixiviación
- Preparación del terreno. Pendiente suave de 2–5%, fundación estable y mínimo corte y relleno; retirar suelo orgánico y colocar una capa compactada de baja permeabilidad de 300–600 mm como base del revestimiento.
- Sistema de revestimiento. Geomembrana HDPE de 1.5–2.0 mm, con arcilla compactada o GCL debajo y detección de fugas entre capas; en instalaciones reguladas se exige doble barrera. La inspección de costuras y la lisura del soporte merecen supervisión de tiempo completo.
- Captación y pozas. Tubería corrugada sobre el drenaje, con pendiente al punto de salida; dimensionar pozas de PLS, refinado y tormenta para el inventario operativo más la tormenta de diseño, con contención de emergencia.
- Entrega y apilado. Camión (flexible, pero compacta) o apilador radial con correa (uniforme, menor compactación, mayor CAPEX); prohibir el tránsito de equipos sobre superficies recién regadas.
- Aglomerado y curado. Tambor rotatorio o correa aglomeradora con dosificación de aglutinante, humedad de 8–14% y período de maduración previo al riego.
- Riego y aireación. Laterales de goteo cada 0.6–1.0 m con goteros cada 0.6–1.0 m, filtros de presión y purga programada; en biooxidación de sulfuros, aireación forzada en la base de cada capa, porque el oxígeno suele ser el factor limitante.
- Lavado, drenaje y cierre. Protocolo de lavado hasta cumplir criterios de pH y metales, drenaje de semanas a meses y cobertura final de evapotranspiración o baja permeabilidad.
Las fallas de uniformidad se repiten: encharcamiento en la superficie (compactación, finos lavados, aglomerado sobresaturado); canalización con PLS por debajo de lo previsto en columna (segregación de partículas, alturas de descarga excesivas); cegamiento por precipitados como yeso, jarosita o hidróxido férrico; frente ácido detenido por consumo de ganga en la ruta; y asentamientos diferenciales por falta de aglutinante o por apilar sobre una capa que no drenó. Casi todas nacen aguas arriba, en la preparación de la alimentación, no en la plataforma.
Costos y energía
Para 10,000 t/d de cobre oxidado (plataforma, pozas, riego y planta SX-EW, sin flota minera ni costos del propietario), la intensidad de capital típica es de US$40–90 por tonelada anual de capacidad, varias veces menor que una ruta de molienda y flotación. La plataforma y el revestimiento representan 10–20% del capital de proceso, y el dimensionamiento de pozas tras la tormenta de diseño es fuente frecuente de sobrecosto.
El costo operativo del cobre oxidado se ubica en US$1.5–3.5/t procesada (sin minería), dominado por el ácido: 15–40 kg/t a US$80–150/t entregado da US$1.2–6.0/t según la acidez de la ganga. El oro se mueve en US$2–5/t, con NaCN de 0.2–0.5 kg/t (US$0.4–1.5/t a US$2,000–3,000/t) y aglutinante de US$0.5–2.5/t.
La trituración es la mayor carga eléctrica, con 1–3 kWh/t según circuito y dureza; el apilado consume 0.3–0.8 L de diésel por tonelada. En bombeo, elevar solución 100 m cuesta alrededor de 0.3 kWh/m³. La ausencia de molienda — que por sí sola consume 10–20 kWh/t — explica por qué la pila queda por debajo del tanque y por qué la ventaja crece en sitios remotos con energía diésel cara.
Qué muestran los datos operativos
Dos casos compuestos, ilustrativos y no atribuibles a un cliente específico, muestran cómo se traducen los parámetros. En un yacimiento de cobre oxidado de 18,000 t/d con P80 de 20 mm y GAC de 22 kg/t, regado a 10 L/h/m², el PLS se estabilizó en 2.4 g/L Cu con refinado de 6–8 g/L H₂SO₄ y la recuperación llegó a 78% a los 240 días; cerca de 60% se obtuvo en los primeros 60 días. En un yacimiento de oro de 8,000 t/d, P80 de 12 mm, aglomerado con 1.2 kg/t de cal, 0.3 g/L NaCN a pH 10.8 y 8 L/h/m², la recuperación alcanzó 74% al día 90, con carbón cargado a 2,500–3,500 g/t y consumo de cianuro de 0.35 kg/t.
Tres patrones se repiten: la recuperación está fuertemente cargada al inicio, la ley del PLS es inversa al caudal de riego, y la recuperación medida queda unos puntos por debajo de la proyección de columna. Ese último desvío se absorbe con factores de escalamiento conservadores, no con supuestos optimistas.
Preguntas frecuentes
¿Qué minerales son aptos para lixiviación en pilas?
Óxidos de cobre (crisocola, malaquita, atacamita), sulfuros secundarios como calcocita y oro de molienda libre. Deben liberar a tamaño de trituración sin molienda fina, contener arcillas limitadas o ser aglomerables, y mostrar un consumo de ácido manejable. Los sulfuros muy refractarios requieren pretratamiento de oxidación.
¿Cuánto dura un ciclo completo de lixiviación?
En cobre oxidado, 90–240 días por capa; en oro, 45–120 días; en biooxidación de sulfuros, de uno a cuatro años, porque la oxidación bacteriana es lenta. Las operaciones de varias capas superponen los ciclos, de modo que la plataforma descarga PLS de forma continua.
¿Qué revestimiento necesita la plataforma?
Revestimiento compuesto: capa mineral compactada de baja permeabilidad o GCL, cubierta por geomembrana HDPE de 1.5–2.0 mm, con detección de fugas entre capas. El HDPE resiste bien H₂SO₄ y soluciones de cianuro, y las costuras se verifican por vacío o chispa durante la construcción.