CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se relaciona con la industria de la minería, a través del proceso de lixiviación en pilas. En particular, la presente invención se relaciona con un sistema de riego y método de instalación de este en pilas de lixiviación con aislamiento mejorado respecto al ambiente.

ESTADO DEL ARTE

En el estado de la técnica existen diferentes sistemas para optimizar el riego de pilas de lixiviación, entre los que podemos nombrar el riego por aspersión, el riego por goteo, y el manto irrigador. Cada uno de ellos corresponde a distintas etapas de optimización en el aprovechamiento del fluido lixiviante y en las posibilidades de control del ambiente de reacción para la extracción de cobre y otros minerales. En el caso del riego por aspersión se estima que sólo en el acto de esparcir el fluido se evapora 15% del fluido de trabajo, a eso se suma la pérdida de un 25% del fluido desde la pila de lixiviación por evaporación a causa del aumento de temperatura en la pila. El riego por goteo contribuye eliminando la evaporación directa al aire, sin embargo, aún permite la evaporación desde la pila. Con la incorporación del manto irrigador o carpeta de riego se observa una recuperación del agua evaporada desde la pila, se estima que un 75% del fluido evaporado desde la pila retorna a ella después de condensar en la superficie interna de la carpeta. Notamos que la evaporación de solución lixiviante desde la pila conduce a la concentración excesiva de ácido en la zona superior de ella, lo que altera las condiciones de reacción y con ello la producción de la pila. Otro aspecto que incide negativamente en la productividad es la disminución de la temperatura del aire en la superficie de la pila, generada por el ingreso de aire desde el medio ambiente. Además, desde el punto de vista medioambiental toda recuperación de fluido lixiviante contribuye a disminuir la generación de nube ácida hacia el ambiente.

La estructura típica de una carpeta de riego consiste en una carpeta de termoplástico que posee conductos con orificios o goteros para suministrar el fluido de trabajo, los conductos preferentemente se extienden en la dirección de ancho de la pila y se conectan en sus extremos a colectores de alimentación. La disposición de colectores a cada lado de la carpeta permite mantener estable la presión del flujo alimentado. Además, en la configuración preferida los colectores de alimentación descansan sobre la pila, a cada lado de la carpeta de riego.

En el documento US 5005806 se enseña un sistema para la lixiviación en que se deja de usar aspersión para incorporar conductos de riego con emisores de fluido que se extienden a distintos niveles de profundidad dentro de la pila. La desventaja en términos de pérdida de fluido de trabajo se presenta cuando la temperatura de operación de la pila produce la evaporación o al amanecer con la salida del sol.

En el documento US 6053964 se presenta un aparato y método para aplicar solución lixiviante a una pila de lixiviación, en que se combinan conductos de riego guiados bajo tierra y conductos de riego por aspersión para regar la superficie de la pila. Esta corresponde a una solución intermedia previa al uso de mantos o carpetas de riego que, aunque lleva sus conductos enterrados, pierde fluido de trabajo por evaporación directa y por evaporación desde la pila.

El documento US2008/282609 presenta un manto de riego en contacto con la superficie de la pila, que consiste en una lámina de riego de material plástico y conductos formados integralmente con el material de la lámina y que se extienden a lo largo- de ésta, el fluido de trabajo fluye a través de los conductos que tienen una pluralidad de orificios para suministrarlo. Sin embargo, tal configuración deja amplias zonas de la pila a nivel de la superficie sin irrigación de fluido, esto afecta negativamente la producción ya que para la lixiviación los primeros centímetros desde la superficie de la pila juegan un rol fundamental para lograr una zona de reacción efectiva. Además, los orificios o goteros al estar en contacto con la pila están más expuestos a contaminarse u obstruirse.

Por la presente, y a partir de evidencia de terreno, se sostiene que el funcionamiento de un manto irrigador o carpeta de riego del estado del arte se ve afectado por la sulfatación de los goteros. Eventualmente, los goteros quedan obstruidos y se interrumpe el riego en distintas zonas de la pila, lo que disminuye la vida útil de la carpeta de riego y hace necesario su reemplazo antes de completar el ciclo productivo, cuya duración es típicamente de tres meses. Dichas carpetas de riego tampoco logran impedir la entrada de aire externo, lo que enfría la superficie de la pila afectando la productividad del proceso de lixiviación.

Por lo tanto, es necesario optimizar las carpetas de riego del estado del arte para evitar la obstrucción de los goteros producto de la sulfatación y las pérdidas de calor desde la pila, aumentando la vida útil de las carpetas y mejorando la recuperación de solución lixiviante evaporada desde la pila, para recuperarla prácticamente en su totalidad.

DESCRIPCION RESUMIDA DE l_A INVENCIÓN

La solución propuesta se dirige a generar un área riego de mayor confinamiento sobre la pila de lixiviación, es decir, entre la superficie de la pila y la carpeta de riego, con respecto al medio ambiente para minimizar el intercambio de gases, disminuyendo la renovación de oxígeno y la salida de corrientes de aire a temperatura de proceso con contenido ácido. Se incorpora un sistema de lastres cuyo peso evita que la carpeta se separe de la pila por acción del viento y que además proporciona una separación entre los orificios o goteros que suministran el fluido de trabajo y la superficie de la pila, evitando el contacto con material particulado de esta última. De este modo se aborda varios problemas, la sulfatación de goteros, el enfriamiento de la pila y la pérdida de solución lixiviante por evaporación.

En la práctica se presenta un sistema de riego para lixiviación y método de instalación de este en pilas de lixiviación, que proporcionan aislamiento mejorado con respecto al medio ambiente, en términos de intercambio de gases y de energía térmica. El sistema comprende una carpeta, extendida sobre una pila de lixiviación, con conductos de riego y conductos de lastre soldados a la superficie inferior de la carpeta, pero dejando sin soldar los extremos de los conductos (de riego y de lastre) para su conexión en terreno a los colectores de alimentación dispuestos sobre ambos lados de la pila. La carpeta se extiende más allá de las zonas o porciones de esta que están soldadas a los conductos (de riego y de lastre), definiendo unas porciones de cierre laterales de la carpeta. Comprende además unos elementos de encaje, de sección transversal tubular abierta, con abertura menor a media circunferencia, que son capaces de expandirse y luego ajustarse al exterior de una cañería o tubería de diámetro menor cuando son empujados contra ella. El sistema requiere que después de conectados los extremos de los conductos (de riego y de lastre) a los colectores de alimentación se extiendan las porciones de cierre laterales por sobre los colectores para cubrir el espacio hasta los colectores de alimentación, rodearlos, y cubrir además una parte de superficie de la pila más allá de los colectores, y después empujar los elementos de encaje sobre el conjunto formado por cada colector de alimentación y la porción de. cierre lateral que lo cubre para asegurar la carpeta de riego en toda la extensión de la misma. De este modo, con una modificación relativamente simple de una carpeta de riego del estado del arte y los elementos de encaje es posible cerrar el espacio de riego, obteniendo un ambiente de reacción optimizado para la lixiviación. Notar además que con esta invención se logra incorporar al proceso productivo las dos franjas de la pila en la cercanía de los colectores de alimentación. Esto presenta la ventaja adicional de generar múltiples espacios o microclimas de riego, gracias a la división que imponen los conductos de lastre, lo que hace posible el monitoreo y control del proceso de forma sectorizada mediante la inclusión de sensores de humedad, PH, temperatura, entre otros y de válvulas reguladoras de presión asociadas a cada conexión entre los colectores y los conductos de riego.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

La Fig. 1 muestra una vista isométrica de una realización preferente del presente sistema instalado en una pila de lixiviación.

La Fig. 2 muestra una vista isométrica explosionada del sistema de la figura anterior, conservando los colectores de alimentación del fluido de trabajo sobre la pila.

La Fig. 3 muestra una vista en planta del sistema de las figuras previas en que la carpeta o lámina termoplástica se transparente u oculta para ilustrar la disposición de los conductos de riego y de lastre a los cuales está unida.

La Fig. 4 muestra una vista explosionada en corte transversal con respecto a un colector de alimentación. De arriba hacia abajo se muestran un elemento de encaje, una porción de carpeta de riego con los conductos de riego y de lastre adosados, un colector de alimentación y el nivel de superficie de la pila.

La Fig. 5 muestra una vista en corte transversal con respecto a un colector de alimentación de acuerdo con la línea segmentada A-A de la Fig. 3, mediante la cual se ilustra la conexión de un conducto de riego al colector mediante un accesorio.

La Fig. 6 muestra una vista en corte transversal con respecto a un colector de alimentación de acuerdo con la línea segmentada B-B de la Fig. 3, mediante la cual se ilustra la conexión de un conducto de lastre al colector.

Las Fig. 7 y 8 muestra una vista en corte transversal similar a la Fig. 6, se ilustra la conexión de un conducto de lastre al colector, en donde las Fig. 7 y 8 enseñan dos realizaciones alternativas en que el conducto de lastre incluye una aleta o elemento separador. La Fig. 9 presenta una vista en corte con respecto al conducto de lastre de acuerdo con la línea segmentada C-C de la Fig. 8, para ilustrar un elemento separador del conducto de lastre.

DESCRIPCION DETALLADA DE LAS REALIZACIONES DE LA INVENCIÓN

La realización preferida de la invención es descrita a continuación con respecto a las figuras que acompañan esta presentación, con mención a las referencias numéricas asociadas a sus partes constitutivas. No obstante, dichas figuras son solo ilustrativas y no pretenden restringir el alcance definido en las reivindicaciones.

La representación esquemática de la Fig. 1 presenta la pila de lixiviación (10) con su superficie cubierta por una carpeta de riego (1 ), de acuerdo con la presente invención, y se identifica, a modo de ejemplo, algunos elementos de encaje (4) que sujetan la carpeta de riego (1).

En la Fig. 2 se entrega una primera ejemplificación del montaje de los componentes del sistema, los que se muestran explosionados en niveles sucesivos que se van montando sobre la pila (10). En el nivel superior de la vista se muestra dos filas de elementos de encaje (4). En el siguiente nivel se muestra una carpeta de riego, de la cual se señalan una porción central de riego (1 A) y una de las dos porciones de cierre lateral (1 B) adyacente a la anterior. La porción central de riego (1 A) comprende unos conductos de riego (2) y unos conductos de lastre (3) adosados a la superficie inferior de la carpeta. En el nivel inferior de la figura se presenta la pila (10) con dos colectores de alimentación (5) de fluido de trabajo, entre los cuales se define el área para riego.

En la vista en planta de la Fig. 3 la lámina termoplástica constitutiva de la carpeta de riego se transparente para mostrar la disposición de los conductos de riego (2) y de lastre (3) a los cuales está unida, preferentemente mediante termo-fusionado. Se muestra además que los elementos de encaje (4) se disponen espaciadamente, ya que no hace falta que sujeten la totalidad del borde de la carpeta y que de este modo se facilita su fabricación y uso.

La Fig. 4 se relaciona a la Fig. 2 debido a que muestra una vista explosionada, en este caso, parcial y en corte transversal en que debido a la simetría se muestra solo la zona entorno a uno de los colectores de alimentación (5). De arriba hacia abajo se muestran un elemento de encaje (4) -sección transversal-, parte de la carpeta de riego con la porción central de riego (1 A), parte de un conducto de riego (2) y de un conducto de lastre (3) y una porción de cierre lateral (1B), y a nivel de la superficie de la pila (10) descansa el colector de alimentación (5) en que se muestra un orificio en el mismo alineado con un accesorio de conexión (6) que se dispone para empalmar con el conducto de riego de más arriba.

Con las Fig. 4, 5, y 6 evidencia el modo de encaje entre cada elemento de encaje (4) y el conjunto formado por un colector de alimentación (5) y la porción de cierre lateral (1 B) que corresponde al mismo lado de la pila (10). Los elementos de encaje (4), gracias a su sección transversal tubular abierta, pueden expandirse y luego ajustarse al exterior de una cañería o tubería de diámetro menor cuando son empujados contra ella. Específicamente, al empujar los elementos de encaje (4) sobre el conjunto formado por el colector de alimentación (5) y la porción de cierre lateral (1 B) que lo cubre permite sujetar la carpeta de riego por zonas en torno a cada elemento de encaje.

La vista en corte transversal de la Fig. 5 se realiza de acuerdo con la línea segmentada A-A de la Fig. 3. Se ilustra la conexión de un conducto de riego (2) al colector (5) mediante el accesorio (6). Este accesorio permite la conexión de fluido entre el colector (5) ya sea directa o regulada, permitiendo incorporar una válvula reguladora para el control de riego de la pila de lixiviación.

Similarmente la Fig. 6, de acuerdo con la línea segmentada B-B de la Fig. 3, ilustra la conexión de un conducto de lastre (3) al colector (5). Notar que la forma del conducto de lastre (3) está dirigida a presentar porciones de conexión en los extremos de menor diámetro con relación a la porción de lastre (que es el cuerpo principal de este conducto) que se diseña para apoyar sobre la superficie de la pila (10). Como se ilustra en la figura, entre dichas porciones del conducto de lastre se puede disponer una porción de transición entre los diámetros de paso de fluido. Por lo anterior, y para solventar diferencias o ajustes en terreno, la flexibilidad de los conductos es una característica necesaria.

En las Fig. 7 a 9 se muestra dos alternativas de optimización en el conducto de lastre. Se trata de un elemento separador (7A, 7B) que asegura que exista contacto entre el conducto de lastre y la superficie de la pila en todo el largo de este, o más allá, como se muestra en la Fig. 8 en que el elemento separador (7B) se extiende hasta la periferia del colector de alimentación (5). El objetivo es impedir aún más el paso de aire por debajo de los lastres en la zona comprendida entre la porción de conexión y la porción de transición que conecta con la porción de lastre. Cada elemento separador (7A, 7B) puede ser formado como un nervio o aleta integral al conducto de lastre (3) o bien a partir de una lámina ter oplástica que se termo-fusiona al conducto de lastre

(3). Aún en otra modalidad, cada elemento separador (7A, 7B) es un accesorio que se debe insertar en el momento de la instalación de la carpeta de riego (1).

La Fig 9 presenta una vista en corte con respecto al conducto de lastre de acuerdo con la línea segmentada C-C de la Fig. 8, para ilustrar la aleta o elemento separador del conducto de lastre.

La característica descrita arriba permite generar múltiples espacios o microclimas de riego, ya que los conductos de lastre dividen el espacio sobre la superficie a regar de la pila. El nivel de aislamiento logrado para cada espacio de riego y la carpeta en su conjunto es tal que evita la sulfatación de goteros, minimiza las pérdidas de calor hacia la atmósfera al evitar la entrada de aire del exterior y evitar la salida de vapores de solución lixiviante. Esto facilita además llevar a cabo un monitoreo y control del proceso de forma sectorizada de manera simple mediante la inclusión de sensores de humedad, PH, temperatura, entre otros en cada microclima de riego definido, e incorporando de válvulas reguladoras de presión en las ubicaciones de los accesorios de conexión (6), dispuestos entre los colectores (5) y los conductos de riego (2).

El proceso de montaje del sistema requiere que los operarios instaladores conecten los extremos de los conductos de riego (2) y de lastre (3) a los colectores de alimentación (5), extiendan las porciones de cierre laterales (1 B) por sobre los colectores (5) para cubrir el espacio desde la porción central de riego (1 A) hasta los colectores, cubriéndolos, y cubrir además parte de la de superficie de la pila más allá de los colectores. Hecho lo anterior pueden instalar uno a uno los elementos de encaje

(4), que para mejor uso pueden incluir un asa o mango como se muestra en las figuras, sujetando de este modo la carpeta de riego a lo largo de los colectores de alimentación (5).

En caso de emplear los elementos separadores (7A, 7B) en forma de accesorios independientes de cada conducto de lastre (3), el método incluye además insertar manualmente los elementos separadores (7A, 7B) por debajo de los lastres, en la. zona comprendida entre la porción de conexión y la porción de transición que conecta con la porción de lastre.

En otro aspecto de la presente invención se emplea carpetas multicapas fabricadas por extrusión, con lo que se busca mejorar las características de aislamiento térmico del sistema, a fin de disminuir las pérdidas de calor hacia el medio ambiente. El empleo de múltiples capas posibilita también que se pueda lograr mejor relación resistencia versus costo. Preferentemente se incluirá una capa de alta resistencia a la radiación solar en la superficie exterior y capas intermedias con un estándar menor, como por ejemplo capas fabricadas de material reciclado, capas para incorporar señalética, entre otros, y la capa inferior que enfrenta la superficie de la pila deberá tener características de soldabilidad por termofusión. Todo lo anterior para permitir que en conjunto las distintas capas puedan dotar a la carpeta de las características de resistencia mecánica, aislamiento térmico, resistencia ai medio ácido, a la radiación solar, entre otros.

Se reclama para la presente invención las modificaciones menores o simplificaciones del sistema instalado en una pila de lixiviación, por ejemplo, termo- fusionar una franja de material termopíástico en el borde de un manto de riego del estado del arte para constituir porciones de cierre lateral (1 B) e incorporar los elementos de encaje (4). Además, se considera que un sistema de riego con otra finalidad productiva (otro fluido de trabajo, materia al extraer) queda dentro del alcance de esta invención toda vez que se empleen los mismos o similares componentes.

En base a lo anteriormente expuesto, por la presente se protege las realizaciones descritas en el siguiente enunciado principal. Un sistema de riego para lixiviación en pilas que proporciona aislamiento mejorado respecto al medio ambiente, evitando la obstrucción de los goteros por sulfatación, las pérdidas de calor desde la pila y mejorando la recuperación de solución lixiviante evaporada desde la pila, que comprende: una carpeta (1 ) que comprende una porción central de riego (1 A) extendida sobre una pila de lixiviación (10), con unos conductos de riego (2) y unos conductos de lastre (3) unidos mediante termofusión a la superficie inferior de la carpeta (1 ) pero que tiene sin unir los extremos de los conductos de riego (2) y de lastre (3) para su conexión en terreno a unos colectores de alimentación (5) dispuestos sobre ambos lados de la pila de lixiviación, y en donde la carpeta (1) comprende unas porciones de cierre laterales (1 B) que se extienden más allá de la unión con los conductos de riego (2) y de lastre (3); y unos elementos de encaje (4) de sección transversal tubular abierta, con una abertura menor a media circunferencia, que pueden expandirse y luego ajustarse al exterior de una cañería o tubería de diámetro menor cuando son empujados contra ella; en donde, el sistema requiere que después de conectados los extremos de los conductos de riego (2) y de lastre (3) a los colectores de alimentación (5) se extiendan las porciones de cierre laterales (1 B) de la carpeta por sobre los colectores de alimentación para cubrir la pila de lixiviación en el espacio que hay desde la porción central de riego (1 A) hasta los colectores de alimentación (5), cubriéndolos hasta llegar a la superficie de la pila de lixiviación y cubriendo además una parte de la superficie de la pila de lixiviación más allá de los colectores de alimentación (5), y después empujar los elementos de encaje (4) sobre el conjunto formado por cada colector de alimentación (5) y la porción de cierre lateral (1 B) de la carpeta que lo cubre para asegurar la carpeta (1) en toda su extensión.

El sistema según el enunciado principal, en donde, los conductos de riego (2) y los conductos de lastre (3) son flexibles y están fabricados en material termoplástico.

El sistema según el enunciado principal, en donde, cada conducto de lastre (3) tiene unas porciones de conexión en sus extremos que tienen diámetro menor en relación con la porción de lastre de dicho conducto, en donde la porción de lastre se diseña para apoyar sobre la superficie de la pila de lixiviación (10).

El sistema según el enunciado principal, en donde, cada conducto de lastre (3) incluye unos elementos separadores (7A, 7B) con forma de nervio o aleta que se proyectan por debajo del conducto de lastre (3) y se extienden desde cada porción de conexión del conducto de lastre (3) hasta la porción de lastre, excluida ésta última. De manera opcional, los elementos separadores (7A) se diseñan para hacer contacto con la superficie de la pila de lixiviación (10) y terminar su extensión longitudinal de forma perpendicular con respecto a la superficie de la pila (1) en la porción de conexión del conducto de lastre (3) pero antes del extremo. En otra alternativa, los elementos separadores (7B) se diseñan para hacer contacto con la superficie de la pila de lixiviación (10) y terminar su extensión longitudinal a tope o contorneando el colector de alimentación (5). En otra alternativa, los elementos separadores (7A, 7B) son integrales al conducto de lastre (3). En aún otra alternativa, los elementos separadores (7A, 7B) son fabricados a partir de una lámina termoplástica que se termo-fusiona al conducto de lastre (3). Otra realización alternativa es tal que, los elementos separadores (7A, 7B) son accesorios separados de cada conducto de lastre (3) que requieren ser insertados manualmente en terreno.

El sistema según el enunciado principal comprende una carpeta constituida de múltiples capas de material termoplástico, en donde por lo menos la capa superior tiene protección UV, la capa inferior presenta soldabilidad por termofusión y en al menos una de las capas intermedias se fabrica de material reciclado.

El sistema según el enunciado principal comprende además unas porciones de cierre lateral (1 B) constituidas a partir de franjas de material termoplástico que se termo-fusionan en cada borde de una carpeta alternativa similar a la carpeta (1 ) que no posee porciones de cierre lateral (1 B) de forma integral. El sistema, según cualquiera de las realizaciones anteriores, comprende que entre dos conductos de lastre (3) dispuestos consecutivamente se define un espacio de riego en la superficie de la pila de lixiviación que se mantiene aislado del medio ambiente y de otros espacios de riego en dicha pila, en donde en cada espacio de riego se incorpora elementos para seguimiento y control de la lixiviación de forma sectorizada, dichos elementos para seguimiento y control comprenden sensores de humedad, PH y temperatura insertados en la pila de lixiviación y válvulas reguladoras de presión dispuestas en la conexión entre los colectores (5) y los conductos de riego (2).

Se protege también el método de instalación de un sistema de riego para lixiviación en pilas que proporciona aislamiento mejorado respecto al medio ambiente, evitando la obstrucción de los goteros por sulfatación, las pérdidas de calor desde la pila y mejorando la recuperación de solución lixiviante evaporada desde la pila, el método comprende los pasos de: extender una carpeta (1 ) por sobre una pila de lixiviación (10) de modo que una porción central de riego (1A) de la carpeta quede entre unos colectores de alimentación (5) dispuestos sobre ambos lados de la pila de lixiviación, en donde la porción central de riego (1 A) incluye unos conductos de riego (2) y unos conductos de lastre (3) unidos mediante termo-fusión a la superficie inferior de la carpeta (1 ) pero que tiene sin unir los extremos de los conductos de riego (2) y de lastre (3); conectar los extremos de los conductos de riego (2) y los conductos de lastre (3) a los colectores de alimentación (5); extender las porciones de cierre laterales (1 B) de la carpeta por sobre los colectores de alimentación (5) para cubrir la pila de lixiviación (10) en el espacio que hay desde la porción central de riego (1A) hasta los colectores de alimentación (5), cubrir los colectores de alimentación (5) hasta llegar a la superficie de la pila de lixiviación y cubrir además una parte de la superficie de la pila de lixiviación más allá de los colectores de alimentación; y empujar cada uno de los elementos de encaje (4) sobre el conjunto formado por cada colector de alimentación (5) y la porción de cierre lateral (1 B) de la carpeta que lo cubre para asegurar la carpeta (1) en toda su extensión.

De manera opcional, al emplear unos elementos separadores (7A, 7B) fabricados en forma de accesorios independientes de cada conducto de lastre (3) el método incluye: insertar manualmente los elementos separadores (7A, 7B) por debajo de la conexión de cada conducto de lastre (3) a los colectores de alimentación.

De manera opcional, al instalarse el sistema empleando una carpeta alternativa similar a la carpeta (1 ) que no posee porciones de cierre lateral (1 B) de forma integral, el método comprende: temo-fusionar in situ a la carpeta alternativa unas porciones de cierre lateral (1 B) constituidas a partir de franjas de material termoplástico en cada borde adyacente a un colector de alimentación de dicha carpeta alternativa.