Crecimiento de La Tasa de Recuperacion de Los Minerales de Plomo, Zinc y Plata en La Etapa de Concentracion de Minerales de La Minera Volcan

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO

FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA

ESCUELA ACADEMICA PROFESIONAL DE INGENIERÍA

QUÍMICA

“CRECIMIENTO DE LA TASA DE RECUPERACION DE LOS

MINERALES DE PLOMO, ZINC Y PLATA EN LA ETAPA DE

CONCENTRACION DE MINERALES DE LA MINERA VOLCAN

S.A.A.”

TESIS

PARA OBTENER EL TÍTULO DE:

INGENIERO QUÍMICO

AUTOR

:

Br. Castillo Reyna Katherine Palova

Br. Chávez Contreras Ysabel Yesenia

ASESOR :

Ing. Walter Moreno Eustaquio, Ms. Sc.

Trujillo – Perú

2012

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CAPITULO I

INTRODUCCIÓN

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1.1. REALIDAD PROBLEMÁTICA:

VOLCAN S.A.A. está ubicado en la sierra del Perú, sus establecimientos se ubican a 4800 m.s.n.m. a 30 km. de la ciudad de Yauli (La Oroya), departamento de Pasco (Anexo N° 1). La compañía minera VOLCAN S.A.A. opera como tal desde 1943, explotando alternativamente minerales de plomo, zinc y plata, llamados “mineral común” y minerales de cobre – plata con bajos contenidos de plomo y zinc, llamados “mineral triple” y utilizando metalurgia de flotación en circuitos separados, produciendo dos tipos de concentrados de los minerales comunes , uno de plomo - plata y otro de zinc y 3 tipos de concentrados de los minerales triples, uno de plomo – plata, otro de zinc y un tercero de cobre – lata.

Posteriormente se juntan ambos minerales en un solo circuito tratando de “simplificar la operación”, pero el valor económico de los concentrados se deteriora, constituyendo un primer problema, que se acentúa con el paso de los años y el cambio de profesionales que ocasiona una pérdida de tecnología.

Debido a las fluctuaciones en la economía de la minería de los polimetálicos, VOLCAN S.A.A. busca mejorar las leyes de sus concentrados, para esto se están realizando análisis metalúrgicos sobre el chancado, molienda y el porcentaje de mezcla de cada uno de los flujos minerales de la zona.

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1.2. JUSTIFICACIÓN

En el presente trabajo de tesis se propone lograr el mejoramiento de la concentración de minerales de Minera VOLCAN S.A.A. a través de la realización de pruebas metalúrgicas, principalmente de molienda y flotación, obteniendo así beneficios económicos que permitirán a la Minera VOLCAN S.A.A. afrontar los retos que la minería de los polimetálicos presenta.

El desarrollo de este trabajó es de gran importancia por el aporte tecnológico, que contribuirá a mejorar la explotación y concentración de los elementos valores, obteniendo mejores rendimientos técnicos y económicos de nuestros recursos mineros, basándonos en el estudio e identificación de problemas, investigación y planteamiento de soluciones.

1.3. PROBLEMA

¿

De qué manera se puede incrementar la tasa de recuperación de los minerales de plomo, zinc y plata en la etapa de concentración de la Minera VOLCAN S.A.A.?

1.4. HIPÓTESIS

La mejora de los procesos de flotación y molienda incrementaría la tasa de recuperación de los minerales de plomo, zinc y plata, en la etapa de concentración de minerales de la Minera VOLCAN S.A.A.

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1.5. OBJETIVOS

1.5.1. Objetivo General

Lograr el crecimiento de la tasa de recuperación de los minerales de plomo, zinc y plata en la etapa de concentración de minerales de la minera Volcán S.A.A.

1.5.2. Objetivos Específicos

- Analizar los minerales que se utilizan durante el proceso de concentración de minerales por flotación.

- Identificar el flujo mineralógico de Minera VOLCAN S.A.A. para realizar una adecuada selección del mineral a tratar. - Determinar los rendimientos de los concentrados

producidos.

- Determinación de la tasa de recuperación de los minerales de plomo, zinc y plata.

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CAPITULO II

MARCO TEÓRICO

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2.1. ANTECEDENTES:

La extracción de un metal, se configura a través de una serie de operaciones que tienen en común la transformación química de la materia prima. Previamente a la trasformación química del mineral o de un producto de reciclaje existe una serie de operaciones de naturaleza física que ponen a las materias primas en una disposición óptima para que las operaciones químicas posteriores transcurran en las mejores condiciones y con el máximo rendimiento.

En busca de mejorar las operaciones de concentración en Minera VOLCAN S.A.A. se han realizado trabajos de investigación dirigidos a los procesos de flotación y conminución de minerales, que han sido de mucha utilidad para el presente trabajo de tesis:

- BRAÑES, HENRY (2005); Flotación experimental de minerales polimetálicos en las minas de VOLCAN S.A.A., Este trabajo tuvo como finalidad determinar experimentalmente las variables criticas de control en proceso de flotación de Minera VOLCAN, este trabajo se realizó tomando como base el mineral con el que la empresa trabaja normalmente

- TOUVENIN J.M. (2000); Mineralización de Polimetálicos; Pb, Zn, Cu y Ag VOLCAN S.A.A. Junio 12, Esta trabajo consistió en la realización de una serie de ensayos metalúrgicos que permitieron determinar las propiedades mineralógicas de los flujos minerales de Minera VOLCAN S.A.A.

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2.2. TEORÍAS QUE SUSTENTAN EL TRABAJO 2.2.1. Mineralogía

La ciencia de la mineralogía, es un campo sintético de estudio íntimamente relacionado con la geología, la química y la física. Este estudio de los minerales, tiene aplicación en el beneficio de los mismos, sin embargo en la práctica la ayuda potencial de la mineralogía aplicada, es rara vez completamente apreciada y utilizada.

Los minerales de mina y más aún de cada veta, tienen características especiales que deben de ser bien definidas como punto de partida para cualquier proceso minero-metalúrgico, algunos minerales pueden ser considerados “valiosos”, “no valiosos” y otros “no deseables”, éstos son términos que varían dependiendo del lugar, precios, minerales asociados, otras circunstancias de un depósito particular y con los cambios en tecnología y economía.

Cantidades económicas de minerales son a veces encontradas como bancos individuales ejemplo: oro en playas arenosas; pero la mayoría de los minerales se presentan compactos y exhiben gran variedad de texturas. Es importante no solo identificar todas las especies minerales en un mineral, sino también apreciar las posibilidades económicas de cada una. La identificación de las especies minerales, es el primer paso esencial, aunque un mineral

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puede estar constituido de un solo mineral simple, la mayoría de los cuerpos y vetas consisten de 3 a 20 minerales, esto es lógico teniendo en cuenta que existen de 100 a 200 minerales metálicos conocidos que pueden formar millones de diferentes combinaciones con algún otro y con los miles de minerales existentes, afortunadamente muchas de las combinaciones teóricas son genéticamente imposibles en la naturaleza. (1)

2.2.1.1. El rol de la mineralogía – metalurgia.

Aunque las funciones de los mineralogistas en la metalurgia son muy variadas, generalmente dos son las principales:

- Identificar todas las especies minerales en un mineral (92 especies en VOLCAN S.A.A.). (Anexo 7)

- La examinación de los productos obtenidos de estos cuerpos minerales en los procesos de concentración.

Cuando un mineral ha sido identificado, la literatura es consultada para hallar datos sobre su composición química, propiedades físicas y sus ocurrencias.

Las propiedades físicas son de gran importancia entre ellas: la dureza, fragilidad, textura, gravedad específica, fractura, grado de transparencia, calor, etc.

Las formas particulares de cada mineral y el tamaño de partícula en que se encuentran, es primordial en la separación por medios físicos, así la diferencia de gravedades específicas de minerales

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es la base de la separación de gravimétrica; el color y reflectividad son usados como control en los procesos de escogimiento por color ya sea manualmente ó electrónicamente. Por otro lado las impurezas minerales presentes deben de ser estudiadas, pues éstos pueden alterar los procesos de concentración.

La correcta información de las propiedades físicas como la textura, el tamaño de liberación de las partículas, la manera como están asociadas los minerales en la matriz de un cuerpo mineral, el tamaño de los granos de un mineral, el clivaje, la fractura, los bordes y el estado físico, ya sea que estén frescos o alterados, nos evitarían sobremoliendas o moliendas débiles de ciertos minerales valiosos, que a veces su concentración se torna muy dificultosa y otras veces imposible. (8)

2.2.1.2. Objetivos mineralógicos aplicados a la concentración de minerales.

Los objetivos mineralógicos en la concentración de minerales son:

 Hacer una identificación positiva de los minerales presentes.

 Describir sus texturas y asociaciones con otros minerales.

 Medir los tamaños de liberación de los minerales a ser concentrados, con respecto a los varios minerales asociados.

 Si fuera posible, hacer determinaciones cualitativas ó cuantitativas para informarse sobre:

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- Abundancia de mineral, leyes y reservas minerales (toneladas métricas)

- Cantidad, clase y grado de entrampamiento de varios minerales en materia granular.

- Distribución de un mineral valioso en dos ó más modos de ocurrencias.

 Porcentaje de cada uno de varios minerales que llevan el mismo elemento deseado en un mineral.

 Enfatizar cualquier carácter distintivo mineralógico que pueda afectar la operación de concentración, tales como la presencia de ciertos minerales ó ciertos modos de ocurrencias originadores de problemas.

 Determinar cuando las bajas recuperaciones, los concentrados de baja ley, la selectividad por u otros problemas, son causados por factores mineralógicos o de procesos. (8)

2.2.2. La flotación

La flotación en espuma, es un método físico-químico de concentración de minerales finalmente molidos, que aprovecha la diferencia entre las propiedades superficiales o interfaciales del mineral útil y la ganga.

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Figura N° 2.1 Esquema de adhesión selectiva Colisión s - g P Adhesión= f H2O s - l

No adhesión

Fuente: Elaboración Propia

B= burbuja P= partícula

S – g: sólido – gas S – l: sólido – líquido

El proceso comprende el tratamiento químico de una pulpa de mineral a fin de crear condiciones favorables para la anexión de ciertas partículas minerales a las burbujas de aire. Estas burbujas de aire llevan consigo los minerales seleccionados a la superficie de la pulpa y forma una espuma estabilizada que es recogida mientras los otros minerales permanecen sumergidas en la pulpa y constituyen las colas o relaves.

La flotación de un sólido depende de la relativa adsorción ó mojado de sus superficies por un fluido. A su vez este proceso viene gobernado por la energía de interfase, en la que la tensión

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air e B

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superficial es el factor decisivo. Cualquier superficie, tal como la que separa el agua y el aire, se comporta exactamente como si se hallara en tensión. Esta tensión superficial es la que induce a las pequeñas masas de agua en el aire a tomar la forma esférica ó de gota y a las pequeñas masas de aire en el agua a adquirir forma esferoidal y convertirse en burbujas, ya que la esfera es el cuerpo que ofrece el mínimo de superficie por unidad de volumen. (3) La tensión interfacial puede medirse como la fuerza de resistencia que se opone a la ampliación o agrandamiento de la superficie. Su valor queda determinado por el ángulo formado entre las superficies, el cual debe ser igual a cero. Si una de las fases es un sólido y las otras dos fases son fluidos, el equilibrio de fuerzas paralelas a la superficie del sólido conduce a la igualdad; según la figura:

Figura Nº 2.2 Diagrama de las tensiones superficiales que intervienen en el contacto de las fases gas, líquido y sólida

Fuente: Víctor Conejeros T. (2003), procesamiento de minerales

SG

-

SL

+

LG

(COSENO

) = 0

Siendo:

 = Tensión superficial entre las fases, indicadas por las letras iniciales utilizadas como subíndices.

GAS SG GL  LÍQUIDO SL Sólido

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 = Angulo de contacto G = gas

L = líquido S = sólido

La fuerza de gravedad y la agitación tienden a desprender a las partículas sólidas de las burbujas. Si el ángulo de contacto es pequeño el líquido avanza sobre la superficie del sólido, pues las fuerzas de superficie que mantienen unidos al sólido y a la burbuja son débiles. Un ángulo de contacto grande significa una fácil flotabilidad. Cuando una partícula sólida se adhiere a una burbuja de aire, tiene lugar una pérdida de energía superficial, - E, por unidad de superficie (), que es igual a la disminución de la tensión superficial, es decir: E - SGSG + SL SL + LGLG SL = - SG - LG

SL LG SG

SG E           Ya que: SG - SL + LG (cos ) = 0 SL - SG = - LG (cos )

   1cos    LG SG E

Esta pérdida de energía (- E) es una medida de la facilidad de mojada (humectabilidad), es una indicación de su flotabilidad.

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Representa el trabajo exigido para separar el aire de la unidad de superficie de sólido. (3)

2.2.2.1. Etapas de la flotación. El proceso de flotación abarca las siguientes etapas:

1. Molienda del mineral a un tamaño lo suficientemente fino para separar los minerales valiosos uno de otro, así como los minerales de ganga adherentes.

2. Preparación de las condiciones favorables para la adherencia de los minerales deseados a las burbujas de aire.

3. Crear una corriente ascendente de burbujas de aire en la pulpa del mineral.

4. Formar una espuma cargada de mineral en la superficie de la pulpa.

5. Extraer la espuma cargada de mineral.

Aunque la molienda del mineral no forma parte de la flotación, tiene una importante influencia sobre el proceso. Para lograr resultados óptimos en la flotación, en la etapa de molienda los minerales valiosos deben ser liberados completamente de la roca desechable (ganga) y ser separados unos de otros. Sin embargo en la práctica a menudo esto no es económicamente factible y aún cuando se logra una separación completa pueden presentarse otros factores negativos para el proceso, por ejemplo los molinos de bolas o barras generalmente usados para la

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molienda pueden formar considerables lamas de ganga que complicarán las subsiguientes etapas de flotación.

La creación de una corriente ascendente de burbujas de aire se logra con una máquina de flotación, la que produce burbujas bien sea mediante la agitación mecánica de la pulpa de mineral y/o la introducción directa de aire bajo presión.

Para obtener la adherencia de las partículas minerales deseadas a las burbujas de aire y de ahí, la formación de una espuma cargada de mineral en la superficie de la pulpa, se debe formar una película de superficie hidrofobia sobre las partículas a florar y una película hidrofílica o humectable en todas las demás. Esto se logra por medio de colectores y modificadores; la selección de la combinación apropiada para cada tipo de mineral particular, constituye precisamente el principal problema del metalurgista a cargo del beneficio. (3)

2.2.2.2. Flotación diferencial. Todos los procesos de concentración por flotación son selectivos ó diferenciales, por cuanto un mineral ó grupo de minerales son flotados para separarlos de la ganga que los acompaña. Ordinariamente, sin embargo la separación de minerales distintos como los sulfurados de los no sulfurados se conoce como flotación colectiva o bulk y el término de flotación diferencial restringe a aquellas operaciones que comprenden la separación de tipos similares de minerales, ejemplo la

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concentración y subsiguiente separación de sulfuros de plomo, zinc y cobre de un solo mineral. (3)

2.2.2.3. Reactivos utilizados para la flotación de minerales. Los reactivos se emplean en la flotación con la finalidad de:

- Comunicar a determinadas especies minerales de una pulpa, propiedades que les permitan adherirse a las burbujas de gas. - Dotar a las películas de estas burbujas de estabilidad.

Los agentes da flotación puedan clasificarse como: Colectores, Espumantes y Modificadores. (11)

- Colectores (promotores).- Reciben éstos nombres aquellos reactivos, que siendo adsorbidos sobre la superficie de la partícula sólida en forma de películas muy finas determinan un aumento del ángulo de contacto. La designación de promotor, se aplica particularmente a los agentes formadores de películas, tales como el xantato sódico NaS(CS)OR, el cuál es adsorbido por el sulfuro de plomo, el radical xantato (-SCS-) hacia el plomo y el radical (-R-) hacía el lado opuesto. Este hecho proporciona a la superficie del sólido la propiedad característica de asemejarse a un hidrocarburo, es decir que no es mojado por el agua. Se denomina colector, si el material adsorbido forma una película gruesa, el petróleo es un ejemplo de colector típico, pero tiene la desventaja de formar una

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espuma grasienta, difícil de romper en la operación posterior de sedimentación.

- Espumantes. Son necesarios para evitar la coalescencia de las burbujas de aire cuando llegan a la superficie del agua, manteniendo así una espuma persistente y de selectividad deseada. Un buen espumante debe tener la propiedad de trasladarse fácilmente a la interfase agua – aire, los espumantes más ampliamente usados son compuestos heteropolares y surfactantes, que contienen una parte polar ó ávida de agua y otra no polar ó ávida de aire. En la interfase agua – aire, los espumantes se orientan con el grupo polar hacia el agua y el grupo no polar hacia el aire.

- Modificadores. Los reactivos modificadores se usan para activar la capacidad de adsorción del reactivo formador de películas (colector o promotor), dichos agentes reaccionan con la superficie del sólido, bien sea por acción química o por adsorción y modifican el carácter de la superficie de uno o más sólidos, lo que perturba la adsorción por ellos del agente colector ó promotor. Los modificadores pueden actuar como:

Depresantes. Son aquellos reactivos que inhiben o impiden la adsorción de un colector por una partícula de mineral, impidiendo por lo tanto su flotación.

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Activadores. Se utilizan para aumentar la capacidad de adsorción del reactivo formador de películas (colector o promotor).

Agente regulador de pH. El grado de acidez o pH del agua, constituye un factor de gran importancia, ya que regula o modifica la formación de películas y en muchos casos, la flotación solo es posible dentro de una estrecha zona de valores de pH.

2.3. DEFINICIONES:

1. Cabeza.- Es el mineral bruto que se alimenta a la planta de tratamiento o beneficio.

2. Clivaje: Propiedad de varios minerales con capacidad de separarlos fácilmente a lo largo de planos cristalográficos.

3. Concentrado: Es el producto enriquecido de las operaciones de concentración de minerales.

4. Concentrado Bulk: Concentrado que contiene más de un metal con valor comercial.

5. Dureza: Resistencia de un mineral a la destrucción mecánica de su estructura; en la práctica, se dice que un mineral es más duro que otro si raya a este último. Esta resistencia depende de la dirección por la que discurra la raya, ya que es una propiedad muy relacionada con la estructura.

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6. Flotación: Proceso de concentración mediante el cual las partículas de un mineral son inducidas a adherirse a las burbujas creadas por un agente espumante presente en la pulpa, que las hace flotar.

7. Ganga: Esta constituida casi siempre por especies minerales terrosas o pétreas, principalmente cuarzo. La ganga también puede estar constituida por ciertos minerales metálicos sin valor como la Pirita, Mispickel, etc. y otros que son perjudiciales, como la Arsenopirita, Rejalgar, Oropimente, Estibina, etc.

8. Gravedad específica: Peso relativo de un mineral comparado con el peso de un volumen igual de agua.

9. Ley: La Ley indica el grado de pureza que tiene el producto o el mineral, Ejemplo: Mineral de cabeza con 5% de plomo. Ley: 5% de plomo, Concentrado de plomo con 60% de plomo. Ley: 60% de plomo y Relave final con 0.7 % de plomo. Ley: 0.7% de plomo.

10. Mena: Está constituida por especies mineralógicas valiosas y cuyo aprovechamiento constituye el motivo fundamental de la explotación minera.

11. Mineral: En minería mineral, es el producto de la explotación de una mina, ya sea que este producto tenga o no valor comercial. El mineral está constituido por la mena (parte valiosa) y la ganga (parte estéril o inservible).

12. Mineralogía: Ciencia que estudia los minerales. La manera en que se combinan, cristalizan, presentan y distribuyen estos compuestos, sus diversas características físicas y químicas, su origen y su distribución

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en la corteza terrestre. Está ligada a la geología (que estudia los procesos físicos que determinaron la formación de la Tierra).

13. Mixtos o Intermedios: Son productos intermedios sobre el que no se ha podido realizar una buena separación de la mena y la ganga y que necesariamente debe ser sometido a un tratamiento adicional.

14. Molienda: Operación de reducción de tamaño de un mineral realizada posteriormente a la trituración; puede ser de tipo primario o secundario según el tamaño requerido del producto.

15. Molino de bolas: Cilindro metálico cuyas paredes están reforzadas con material fabricado en aleaciones de acero al manganeso. Estas molduras van apernadas al casco del molino y se sustituyen cuando se gastan. El molino gira y la molienda se realiza por efecto de la bolas de acero al cromo o manganeso que, al girar con el molino, son retenidas por las ondulaciones de las molduras a una altura determinada, desde donde caen y pulverizan por efecto del impacto, el material mineralizado mezclado con agua.

16. pH: Potencial de hidrógeno. Es un número que indica la concentración de iones hidrógeno de una disolución.

17. Relave: Es la parte sin valor que sale del tratamiento, está constituido fundamentalmente por ganga y lleva consigo algo de mena.

18. Tensión superficial: Magnitud igual a la relación entre la energía necesaria para aumentar la superficie libre de un líquido y el aumento del área de esa superficie. Esta propiedad tiene gran importancia en la flotación de minerales por su relación con la mojabilidad de un sólido por un líquido.

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CAPITULO III

GENERALIDADES DE LA EMPRESA

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3.1. VOLCAN S.A.A.

El inicio histórico de VOLCAN S.A.A., se remonta al año 1943, en las alturas del abra de Ticlio, donde se iniciaron las primeras labores mineras que a la fecha, después de más de medio siglo de aporte para la minería, siguen en franco crecimiento operativo.

La compañía se dedica a la exploración, explotación y beneficio de minerales por cuenta propia y de subsidiarias, correspondiéndole la extracción, concentración y tratamiento. La comercialización de todos los productos y concentrados es hecha por Volcán. Sus actividades están enmarcadas en el código CIUU No 1320 – Extracción de minerales metalíferos no ferrosos. La duración de la empresa es de carácter indefinido, limitado a la disposición de reservas de mineral, lo cual a su vez puede variar en función de las inversiones que la compañía efectúe en exploraciones y a los resultados de éstas.

VOLCAN S.A.A., es un yacimiento ubicado en un espacio de 4 por 3km en el que se puede ubicar grupos de estructuras mineralizadas que tienen el mismo relleno de mineral, se encuentra en la provincia Yauli, (La Oroya). (9)

El relleno mineral de cada zona se ha ubicado en diferentes momentos, así como cada uno de los flujos mineralizados, lógicamente hay estructuras reactivadas varias veces y que tienen los 3 flujos, por lo que su mineralización es más compleja.

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Se han definido 8 zonas en VOLCAN S.A.A. con agrupaciones de vetas que tienen un mismo relleno mineral principal. Teniendo estas 8 zonas definidas, donde cada una tiene minerales ya sea de Pb-Zn (común), de Cu-Ag (triple) y de rodocresita con sulfosales de Ag (triple o común), se puede programar los trabajos mineros de explotación, sea para extraer mineral común ó mineral triple.

Las zonas mineralizadas de la VOLCAN S.A.A. y sus principales minerales que contienen. (Anexo N° 2 y 3)

3.2. LOS FLUJOS MINERALIZADOS DE VOLCAN S.A.A.

De los varios flujos mineralizados de VOLCAN S.A.A., son tres los más importantes:

- Flujo 1: Minerales de zinc en blenda negra ó marmatita con galena, pirita con galena, pirita y cuarzo, se le denomina “mineral común” por su alto contenido en plomo y zinc.

- Flujo 2: Minerales de cuarzo – pirita con cobre y escalerita marrón. Se le denomina “mineral triple – difícil”, contiene alto valor de cobre como la Enargita y Luzonita.

- Flujo 3: Minerales de rodocrosita con cuarzo, esfalerita rubia y sulfosales de plata, con cobre, arsénico y antimonio. Se le denomina “mineral triple – dócil”.

Estos tres flujos se presentan solos o en conjunto en una misma estructura (o filón) siendo la combinación más frecuente del flujo 2 con el

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flujo 3 que constituyen el mineral triple, es decir que de él se obtienen concentrados de plomo, zinc y cobre.

El flujo 1, generalmente solo y ocasionalmente con el flujo 3, y constituyen el mineral común, del que únicamente se obtienen concentrados de plomo – plata y concentrado de zinc. (Anexos 4,5 y 6)

3.2.1. COMENTARIOS SOBRE LOS 3 FLUJOS MINERALIZADOS DE LA MINERA VOLCAN S.A.A.

1.LA VOLCAN S.A.A. tiene 92 especies minerales identificadas pero estas no se encuentran separadas, sino en asociaciones o flujos mineralizados sólidos en diferente tiempo del magma de la tierra y que se pueden ubicar perfectamente en el espacio de la mina para su explotación separada.

2.A los minerales de la primera asociación o flujo 1, se le denomina “mineral común” o de plomo – zinc y plata, y a los 2 restantes “mineral triple” ò de plomo – zinc – cobre y plata; del cual para efectos de chancado y molienda el flujo 1 es considerado blando, el flujo 2 duro y el flujo 3 es considerado semiduro. (Anexo 4)

3.Los minerales más óptimos para la flotación son del FLUJO 1 por:

- Altas leyes de Pb, Zn y Ag.

- Ausencia total de sulfato de Cobre. - Bajo contenido de Cobre.

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4.Los minerales que no podrán explotarse al menos por el momento, porque no pueden trabajarse económicamente, son del FLUJO 2, por: (5)

- Altas leyes en arsénico y antimonio, como minerales de Energita y Lozanita.

- Presencia de abundante sulfato de cobre. - Causa distorsiones durante la flotación.

5.El mineral del flujo 3, es más dócil para el tratamiento y puede ser trabajado, dependiendo de los valores de Ag que tenga como ley de cabeza, que debe de ser mayor de 10 oz/Tm, porque sus leyes en Pb y Zn son bajas, pero en general es un mineral dócil. (6)

6.Estos minerales no deberán tratarse juntos (como anteriormente se hacía), debido al Sulfato de Cobre que contiene el flujo 2, causando pérdidas de Zn, que actualmente es el metal de más alto valor económico; además tienen diferentes durezas. (6) 7.Con estos flujos minerales se da la siguiente tabla: tipo de

mineral versus recuperación en los concentrados, obtenidas por tratamientos metalúrgicas en la plata. Se puede aprestar las altas recuperaciones en Pb, Zn y Ag con el mineral común. (9)

Tabla N° 3.1 Porcentaje recuperación en los concentrados

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Porcentaje recuperación en los concentrados Mineral Pb Zn Cu Ag Común 83.45 79.53 - 88.46 Triple 60.80 63.10 63.06 88.41 Común /triple 1 : 1 68.63 64.30 65.83 88.34

Fuente: Laboratorio de procesamiento de minerales de la Planta Concentradora de Minerales “Volcán Compañía Minera S.A.A.”.

3.3. LOS MINERALES IDENTIFICADOS EN VOLCAN S.A.A. 3.3.1. Las especies minerales de VOLCAN S.A.A.

VOLCAN S.A.A., es un yacimiento con una mineralogía muy compleja con casi 92 especies de minerales metálicos y de ganga (Anexo 7 y 8)

3.3.2. Los elementos penalizables en los concentrados

A continuación se da los contenidos y límites de los elementos penalizables que desvalorizan los concentrados en los contratos de venta de las producciones de la Minera VOLCAN S.A.A. (10)

- Concentrado de plomo. Los elementos penalizables son:

Arsénico: 0.5% libre, y cualquier exceso por 0.1% se penalizará a razón de US$ 1.40 por tonelada métrica seca.

Bismuto: 0.3% libre, y cualquier exceso por cada 0.1% se penalizará a razón de US$ 1.50 por tonelada métrica seca.

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Antimonio: 0.5% libre, y cualquier exceso por cada 0.1% se penalizará a razón de US$ 2.00 por tonelada métrica seca.

- Concentrado de zinc. Los elementos penalizables son:

Fierro: 0.5% libre, y cualquier exceso por 0.1% se penalizará a razón de US$ 1.40 por tonelada métrica seca.

Arsénico: 0.5% libre, y cualquier exceso por 0.1% se penalizará a razón de US$ 1.40 por tonelada métrica seca.

Antimonio: 0.25% libre, y cualquier exceso por cada 0.1% se penalizará a razón de US$ 1.50 por tonelada métrica seca.

Sílice: 4.5% libre, y cualquier exceso por cada 0.1% se penalizará a razón de US$ 2.00 por tonelada métrica seca

- Concentrado de cobre. Los elementos penalizables son: Zinc: 2.5% libre, y cualquier exceso por cada 0.1% se

penalizará a razón de US$ 2.50 por tonelada corta seca.

Plomo: 8% libre, y cualquier exceso por cada 0.1% se penalizará a razón de US$ 4.00 por tonelada corta seca.

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Arsénico: 0.5% libre, y cualquier exceso por cada 0.1% se penalizará a razón de US$ 4.00 por tonelada corta seca.

Antimonio: 0.15% libre, y cualquier exceso por cada 0.1% se penalizará a razón de US$ 4.00 por tonelada corta seca.

Alúmina: 2.0% libre, y cualquier exceso por cada 0.1% se penalizará a razón de US$ 4.00 por tonelada corta seca.

Azufre: se penaliza de acuerdo a la siguiente fórmula: (3 – 5%) a US$ 0.50 por tonelada corta seca por cada 1.0% de exceso.

3.4. CAPACIDAD DE TRATAMIENTO

La planta concentradora de la Minera VOLCAN S.A.A., tiene una capacidad de tratamiento de 1,000 toneladas métricas diarias. (9)

3.5. PROCESO DE CONCENTRACIÓN DE MINERALES 3.5.1. Circuito de chancado y trituración

Tiene por finalidad de reducir el mineral de tamaños gruesos, para facilitar el trabajo de los molinos y economizar costos de producción.

El mineral proveniente de la mina, es sometido a un previo chancado y es trasladada a las tolvas de gruesas; cada tolva tiene una capacidad de 250 Toneladas métricas (TM), el mineral es descargado de cada tolva con la ayuda de un alimentador

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vibratorio, hacia la faja Nº 1, de ésta pasa a la faja Nº 2, con la descarga de ésta faja empieza en sí la sección de chancado, en ella se puede distinguir un chancado primario y un chancado secundario. (4)

A) Chancado primario

Se ejecuta en una chancadora giratoria Mc CULLY 13’ de la ALLIS CHALMERS, para lo cual la descarga de la faja Nº 2 pasa a un cedazo vibratorio primario de dos parrillas (hacen las veces de una malla), la primera tiene una abertura de 3”, donde el nivel mayor de 3” constituye la alimentación a la chancadora primaria y el mineral menor de 3” es clasificado por la segunda parrilla que tiene una abertura de 1”, el mineral grueso pasa el chancado secundario, mientras que los finos pasan a la faja Nº 5 con destino a las tolvas de finos. (4)

B) Chancado secundario

Se ejecuta en una chancadora giratoria Hydroone Crusher, el producto de la chancadora primaria pasa a la faja Nº 3, de ella pasa a la faja Nº 5 y finalmente el cedazo secundario de 1” de abertura, donde el mineral grueso de dicho cedazo junto con el mineral grueso de la segunda parrilla de 1” del chancado primario constituyen la alimentación a dicha chancadora, la descarga de ésta pasa a la faja Nº 3 con destino al cedazo secundario, constituyendo así un circuito cerrado. En dicha chancadora el mineral es reducido de -1” a -0.5”. Finalmente

(31)

las partículas menores a 1” pasan a la faja Nº 5 de allí a la faja Nº 6, para luego ser almacenadas en las tolvas de finos. (4) 3.5.2. Circuito de molienda

La molienda constituye el paso final del proceso de reducción de tamaño. Dicho proceso es importante porque de él depende el tonelaje y la liberación del mineral valioso que después se deberá concentrar en el proceso de flotación.

Con la molienda se desea obtener un producto final muy clasificado, lo cual se logra con el método de molienda en circuito cerrado, es decir el molino primario entrega la pulpa mineral al molino secundario y éste trabajo con un clasificador, donde los finos pasan al circuito de flotación y los gruesos se recirculan al molino (secundario), este asegura un grado de alimentación elevado y un producto final con determinado tamaño y mejor clasificado. (4)

La sección molienda, cuenta con 5 tolvas de finos de 250 toneladas métricas (TM) de capacidad, de donde el mineral es alimentado por medio de fajas transportadoras al molino primario. La molienda se divide en:

A) Molienda primaria

Constituido por el molino de barras con las siguientes características:

(32)

Molino : de barras

Marca : Five lille cail

Forma : Cilìndrico

Tamaño : Diametro 1.8 m x 4 m

Capacidad de tratamiento: 48 TM/h B) Molienda secundaria

Constituido por 3 molinos de bolas, con las siguientes características, cada uno de los cuales operan en circuito cerrado con su respectivo clasificador.

Molino : de bolas

Marca : Hardinge

Forma : cónico - cilindrito

Tamaño : Diámetro 2.4 m x 1 m Diámetro - variable Capacidad de tratamiento : 16 TM/h

3.5.3. Clasificación

El objeto de la clasificación es de entregar el proceso de flotación el mineral granulométricamente preparado, de tal manera que el producto recibido de la descarga del molino secundario es clasificado, en finas y gruesas, donde el producto fino es enviado al circuito de flotación y el producto grueso se recircula nuevamente al molino secundario, constituyendo lo que se llama “carga circulante”. Como se dijo anteriormente, cada molino secundario dispone de un clasificador con las siguientes características: (4) Clasificador : Tipo rastrillo

(33)

Marca : Dore duplix

Forma : Tanque rectangular de fondo inclinado Tamaño : 8’ x 26’

3.5.4. Circuito de flotación

El mineral con granulometría óptima clasificada, es enviado a un acondicionador de pulpa, donde se le agrega los reactivos necesarios para la flotación. Un circuito de flotación consta de: A. Celdas de concentración o rogher: Donde se recupera la

mayor cantidad posible de las especies valiosas.

B. Celdas de agotamiento o scavenger: Donde se recuperan las especies valiosas que se escaparán en la flotación anterior, constituye un producto medio juntamente con el relave de la sección limpieza.

C. Celdas de limpieza o cleanner: Se eliminan las impurezas contenidas en el concentrado Rogher.

La planta concentradora de VOLCAN S.A.A., se divide en:

Circuito de flotación de plomo.- Existen 3 circuitos de flotación para el Pb. El mineral que se encuentra en el acondicionador de pulpa, es bombeada paralelamente a los 3 circuitos de flotación, que tienen las mismas características de marca y tamaño. Constan de una etapa rougher con 5 celdas DENYER DR 21, las espumas van a la etapa de limpieza, que consta de 4 etapas, la etapa general consta de 6 celdas DENVER SUB A 18, produciendo el

(34)

concentrado de plomo. El relave rougher es tratado en una etapa scavenger con 6 celdas DENVER DR 24, las espumas es bombeada a la cabeza del rougher y el relave es bombeado al acondicionador de Zinc.

Circuito de flotación de zinc.- Existe un solo circuito de flotación de zinc, está formado por celdas DENVER de mayor capacidad de tratamiento, donde se trata todo el relave (cabeza de zinc) proveniente de los 3 circuitos de flotación de plomo.

El circuito de zinc, trata los relaves de flotación del plomo, éstos llegan a los acondicionadores de zinc, donde es agregado el reactivo sulfato de cobre, que es el reactivador más usado y económico del zinc, luego pasan a una etapa rougher con 5 celdas DENVER DR 300, las espumas pasan las etapas de primera, segunda y tercera limpieza con 4, 4 y 2 celdas DENVER DR 100, respectivamente, y el relave del rougher es tratado en una etapa scavenger de 5 celdas DENVER DR 300, donde las espumas son bombeados al acondicionador y el relave bombeados a sus respectivas canchas de relaves. (3)

Un circuito de flotación, se puede representar esquemáticamente así:

Figura N° 3.1 Circuito de flotación

34 ALIMENTACION FLOTACIÓN ROUGHER FLOTACIÓN SCAVENGER FLOTACIÓN CLEANNER MEDIO COLAS CONCENTRADO

(35)

Fuente: Zimnerman V. (2008); Manual de Minería Lima – Perú.

3.6. PRODUCTOS OBTENIDOS POR FLOTACIÓN EN LA PLANTA CONCENTRADORA.

Los productos obtenidos por la planta concentradora, utilizando los 2 tipos de mineral en que han sido clasificadas las menas de VOLCAN S.A.A., se dan a continuación con sus respectivos balances metalúrgicos. (3)

Tabla N° 3.2. Productos obtenidos con alimentación de mineral común

(36)

% Pb % Zn % Cu Ag Oz/TM Pb Zn Cu Ag Alimentación 580.0 3.354 4.035 0.136 8.497 100 100 100 100 concentrado plomo 25.47 63.740 4.886 2.383 156.00 83.45 5.32 76.95 80.62 concentrado zinc 37.96 4.235 49.033 0.469 11.483 8.26 79.53 22.57 8.84 relave 516.77 0.312 0.686 0.030 1.101 8.29 15.15 0.48 11.54

Fuente: Laboratorio de procesamiento de minerales de la Planta Concentradora de Minerales “Volcán Compañía Minera S.A.A.”.

Tabla N° 3.3 Productos obtenidos con alimentación de mineral triple

Productos TMS Le y e s Porcentaje de recuperación % Pb % Zn % Cu Ag Oz/TM Pb Zn Cu Ag Alimentación 360.0 2.630 2.390 0.680 7.910 100. 100. 100. 100. Concentrado cobre 14.2 7.000 5.500 10.870 108.45 10.50 9.08 63.06 54.08 Concentrado plomo 11.51 50.00 4.800 3.220 59.54 60.80 6.42 15.14 24.10 Concentrado zinc 11.76 5.616 46.160 1.800 24.78 6.97 63.10 8.65 10.23 Relave 322.53 0.638 0.571 0.100 1.023 21.73 21.4 13.15 11.59

Fuente: Laboratorio de procesamiento de minerales de la Planta Concentradora de Minerales “Volcán Compañía Minera S.A.A.”.

Tabla N°3.4 Mineral común mineral triple

(37)

El tratamiento metalúrgico de una mezcla de estos dos tipos de mineral, en una relación aproximada de 1: 1.

Productos TMS Le y e s Porcentaje de recuperación % Pb % Zn % Cu Ag Oz/TM Pb Zn Cu Ag Alimentación triple 519.0 1.066 2.934 0.573 6.525 Alimentación común 469.0 2.008 4.033 0.300 7.934 Alimentación general 988.0 1.513 3.456 0.463 7.194 100 100 100 100 Concentrado cobre 13.93 11.330 9.635 21.597 230.61 10.56 3.93 65.83 45.19 Concentrado plomo 16.73 61.327 4.191 1.322 136.20 68.63 2.05 4.84 32.06 Concentrado zinc 43.50 1.557 50.479 0.980 16.48 4.53 64.30 9.33 10.09 Relave 913.84 0.266 1.100 0.100 0.907 16.28 29.72 20.0 11.66

Fuente: Laboratorio de procesamiento de minerales de la Planta Concentradora de Minerales “Volcán Compañía Minera S.A.A.”.

Podemos observar que con mineral común, se tiene las mejores recuperaciones en los 3 elemento económicos que concentra volcán S.A.A.

Tabla N°3.5 Tabulando: Tipo de mineral vs recuperación en los concentrados

Mineral

Porcentaje de recuperación en los concentrados

Pb Zn Cu Ag

Común 83.45 79.53 - 88.46

Triple 60.80 63.10 63.06 88.41

Común/triple 68.63 64.30 65.83 88.34

Fuente: Laboratorio de procesamiento de minerales de la Planta Concentradora de Minerales “Volcán Compañía Minera S.A.A.”.

(38)

A continuación se presentan algunos problemas mineralógicos típicos, mostrando la interrelación de la mineralogía en la metalurgia de los minerales, donde VOLCAN S.A.A. ha definido los siguientes: (7)

3.7.1. Presencia de calcantita o chalcantita (CuSO4 . 5 H2O)

La calcantita ó chalcantita, es un mineral de origen secundario, producido por la oxidación de minerales primarios de Cobre, la chalcantita, es un sulfato de cobre penta-hidratado, soluble en agua y es usado como reactivo activador de menas de sulfuros de zinc en la metalurgia de flotación. En VOLCAN S.A.A. existen algunas vetas que contienen alto porcentaje de esta sal, encontrándose entre 0.02 a 0.05%, que viene a representar entre 200 a 500 gramos de sulfato de cobre por tonelada de mineral, y que es el rango de dosificación de reactivo necesario, para la activación del zinc en un proceso de flotación.

Cuando se mezclan minerales con alto porcentaje de chalcantita con minerales dóciles, existe en los productos obtenidos desplazamientos de zinc hacia los concentrados de plomo y cobre resultando productos contaminados de bajas leyes y recuperaciones, a continuación damos un balance metalúrgico con este problema:

Tabla N°3.6 Balance metalúrgico con presencia de calcantita

(39)

Productos Peso TM

Leyes Porcentaje de recuperación

Pb % Zn % Cu Ag Oz/TM Pb Zn Cu Ag Alimentación 962 1.92 3.99 0.44 7.84 100 100 100 100 Concentrado cobre 11 4.17 15.34 18.72 218.91 2.48 4.40 48.65 31.93 Concentrado plomo 26 56.51 5.87 3.45 109.68 79.55 4.00 21.19 37.81 Concentrado zinc 61 2.04 47.99 0.96 13.90 6.74 76.30 13.83 11.24 Relave 864 0.24 0.68 0.08 1.66 11.23 15.30 16.33 19.02

Fuente: Laboratorio de procesamiento de minerales de la Planta Concentradora de Minerales “Volcán Compañía Minera S.A.A.”.

Actualmente las labores de explotación de mineral con alto porcentaje en chalcantita han sido paralizadas.

3.7.2. Presencia de minerales ácidos:

Se ha determinado que a mayor o menor cantidad de carbonatos en las muestras, influye en el grado de acidez de los minerales de VOLCAN S. A.A., existen algunas labores mineras de explotación en la que sus minerales son muy ácidos, teniendo un pH natural entre 3.0 y 3.5. Generalmente la mayoría de los minerales de VOLCAN S. A.A. posen un pH natural entre 5.0 y 6.0.

La dosificación estándar de cal (regulador de pH) en el tratamiento metalúrgico de estos minerales, resultan muchas veces insuficiente, ocurriendo pérdidas en forma intermitente ya sea por rebases o asentamientos de minerales en los circuitos de

(40)

flotación, debido a la inestabilidad del pH en el tratamiento con estos minerales.

Las labores mineras de explotación de minerales ácidas han sido detectadas y se almacenan en una tolva de alimentación única para su tratamiento en la planta concentradora. Al molino primario a un flujo constante de masa, se va suministrando junto con minerales normales de tal manera que no afecte el pH en forma brusca al proceso de flotación. (7)

3.7.3. Presencia de minerales duros y blandos en la molienda.

La clasificación de los minerales de VOLCAN S.A.A., en triple y común (duras y blandas respectivamente), se ha realizado basándose en sus composiciones y características mineralógicas. Los análisis de mallas para estos 2 tipos de mineral, en pruebas que se realizaron de molienda, con las mismas condiciones, dan resultados distintos. (7)

Al realizar los análisis granulométricos correspondientes a cada mineral, se observa que los grados de molienda alcanzados en cada malla son diferentes. A continuación se dan los resultados de las pruebas de granulometría:

Condiciones de la molienda:

(41)

Molino: Molino de bolas tipo DENVER, de 10.5L de capacidad.

Mineral: 1.0 kg ya sea de mineral común, triple ó una mezcla 1:1 de los 2 anteriores.

Agua: 500 mL

Tiempo de molienda: 12 minutos

Tabla N° 3.7 Los resultados de las pruebas de granulometría de minerales duros y blandos en la molienda.

Porcentaje en pesos

Malla % Triple % Común %1:1 Triple-común

+ 57 0.14 0.40 6.00 + 70 1.58 2.10 8.10 + 100 5.25 5.50 12.10 + 140 12.52 10.00 9.20 + 200 14.40 8.00 7.20 + 325 19.80 13.00 11.40 -325 46.31 61.00 46.00 100 100 100

Fuente: Laboratorio de procesamiento de minerales de la Planta Concentradora de Minerales “Volcán Compañía Minera S.A.A.”.

Por lo que se puede decir, según los resultados granulométricos, que cada tipo de mineral tiene diferente grado de molienda. El realizar un proceso de molienda, con una mezcla de éstos 2 minerales (común y triple) ocasiona: demasiada formación de

(42)

lamas para el mineral blando y un alto porcentaje de gruesas para el mineral duro, donde su análisis granulométrico, según la prueba, oscila entre dos extremos, alto porcentaje de mineral grueso así como alto porcentaje de mineral fino. (7)

Los resultados observados en la molienda de esto dos tipos de minerales, condujeron a un mejor ajuste y clasificación del mineral de mena; y en su tratamiento metalúrgico se llegó a la conclusión de no mezclarlos en la molienda y así poder alcanzar los grados óptimos de granulometría para la flotación, como mejorar las recuperaciones en los elementos valiosos.

NOTA: se considera porcentaje de grueso al mineral entre las mallas + 50 y + 60 mientras que el porcentaje de finos se considera entre las mallas + 323 y – 323.

3.7.4. Presencia de intercrecimientos finos de minerales.

Los problemas por intercrecimiento se presentan cuando los minerales se encuentran íntimamente asociados, es decir muy finos (o a nivel submicroscópico) en la matriz de un mineral y aún con una molienda muy fina, será difícil liberarlos, no lográndose una buena separación de los elementos ocurriendo además contaminaciones y bajas recuperaciones en los concentrados obtenidos, así como altos valores de elementos valiosos en el relave. (7)

A. Escalerita

(43)

Los principales intercrecimientos finos de la escalerita (ZnFeS) es con la calcopirita (CuFeS2), pirita (FeS2 y otros

minerales de ganga por lo tanto, la flotación de las partículas de escalerita finamente intercrecidos con los dos primeros minerales, contaminarán el concentrado de zinc con cobre y fierro.

B. Galena (PbS)

Los intercrecimientos más comunes de la galena son con la escalerita, cobre gris (tetraedrita), pirita y gangas. En las fracciones – 270 y + 400, se observa la galena adosada como diminutas partículas en los bordes de estos minerales, al estar intercrecidas con partículas mayores de escalerita y tetraedrita flotan con estos y forman parte de las impurezas de plomo en los concentrados de zinc y cobre, además aquellas adosadas a pirita y ganga se pierden en los relaves. El contenido de plata en los concentrados de plomo, parte se debe a partículas finas de tetraedrita argentífera antenas crecidas con partículas de galena.

C. Enargita y tetraedrita

La enargita (Cu3AsS4), se presenta mayormente en

partículas libres a partir de la malla + 100; la tetraedrita ó cobre gris – (Cu, Fe, Ag)12 (As, Sb)4S13, además de partículas

(44)

libres, se presenta como partículas mixtas intercrecidas con Escalerita, Galena y Sulfosales de Plomo, difícil de liberar. Estos minerales de intercrecimientos al parecer son responsables de los otros elementos penalizados (es decir aparte del arsénico y el antimonio) presentes en los concentrados de cobre.

3.7.5. Presencia de inclusiones de minerales

Se habla de inclusiones o de entrampamiento de minerales, cuando un mineral no valioso se encuentra dentro de algunos granos o partículas de mineral valioso, presentándose también en forma inversa, es decir mineral valioso incluido en mineral no valioso. (13)

A continuación se mencionan las inclusiones más frecuentes en los 3 principales minerales que concentra VOLCAN S.A.A.

- Inclusiones dentro de la escalerita (Zn Fe S). las inclusiones más frecuentes son: calcopirita (Cu, Fe, S2), galena (Pb,S)

estanoidita (CuS5 (Fe,Zn)2 SnS8), casiterita (SnO2) y pirita

(FeS2).

- Inclusiones dentro de la galena (PbS). Las inclusiones más frecuentes son: sulfosales de plata como, la pirargirita (Ag3Sb S3), prousia (Ag3AsS3); observadas en algunas

partículas mayores de galena y la rleisbenita (Pb Ag Sb S3),

además inclusiones de: galeobismutita (Pb Bi2 S4), bismutita

(45)

(Bi2 S3), emplectita (Cu Bi S2), pavonita (Ag2 Cu (Bi, Sb, Pb)9

S16), geocronita (Pb5 – (Sb, As), S8), boulangerita (Pb5 Sb4

S11), andorita (Pb, Ab, Sb3 S6), novelita (Pb5(Bi, Sb)S17) y

arsenopirita (Fe As S).

- Inclusiones dentro de minerales de cobre. las inclusiones más frecuentes en los minerales de cobre son:

Calcopirita (Cu Fe S2): se presentan inclusiones muy finas

de MISPIKEL (Fe As S), bornita (Cu, Pb, Sb S3), estanita

(Cu2FeSnS4) y blenda (ZnS).

Luzonita (Cu3 As S4): presenta inclusiones de enargita

(Ci3AsS4) y calcopirita (Cu Fe S2).

Tetraedrita o cobre gris (Cu12 (As, Sb)4 S13): presenta

inclusiones de coludita (Cu3 (Sn, V, As, Fe)S4), bornita (Cu,

Pb, Sb S3) y sulfosales de plomo y bismuto.

- Inclusiones dentro de la pirita (Fe S2). Es una de las

inclusiones que ocurre más frecuentemente, es un problema intrínseco por lo que se pierden minerales valiosos en el relave (como plata y plomo), tenemos mayormente entrampamiento de fleislenita (AgPbSbS3), cobre gris, hesita

(Ag2 Te), andorita (Pb, Ag, Sb3 S6) y algunas veces galena

(Pb S) y blenda (Fe S). 3.7.6. Presencia de minerales de zinc.

(46)

En el trabajo de J. M. TOUVENIN de minerales de VOLCAN S.A.A., se encuentran identificados los siguientes minerales de Zinc:

Escalerita Zn S (o sustituidas con Fe – Zn Fe S)

Goslarita Zn SO4. 7 H2O

Zincit Zn O

Smithsonita Zn CO3

VOLCAN S.A.A., obtiene relaves con valores entre 0.5 y 1.0% en Zinc. Parte de las pérdidas de Zinc en los relaves, son causadas por la presencia de la zincita y simthsonita, que son minerales oxidados que no flotan, y que constantemente “INFLAN” la ley de Zinc en el relave.

3.7.7. Presencia de elementos penalizables en los concentrados de plomo y cobre.

A. Concentrado de plomo

El principal mineral de Plomo es la GALENA (Pb S), pero existen además otros minerales de Plomo, bajo la forma de sulfosales de plomo, que lógicamente son recolectados durante la flotación y forman parte del concentrado de Plomo, entre estos sulfosales tenemos:

Boulangerita Pb5 Sb4 S11

Owhyeeite Ag2 Pb5 Sb6 S15

Bournonita Cu Pb Sb S3

(47)

Seligmanita Cu Pb (As, Sb) S3

Geocronita Pb14 (Sb, As)6 S23

Andorita Ag Pb Sb3 S6

Galeno bismutita Pb Bi2 S4

De donde, se puede deducir que, los elementos penalizables en el concentrado de plomo, son parte de la “composición química” de los minerales que flotan en el proceso, razón por la cual siempre estarán presentes el arsénico, antimonio, cobre y bismuto en sus concentrados. (10)

B. Concentrado de cobre

Los minerales del yacimiento que contienen cobre, son generalmente sulfosales de cobre – plata con arsénico y antimonio denominado “cobre gris”, cuya fórmula química se representa: Cu (As, Sb, Ag, Bi, Fe) S. Entre los minerales de cobre tenemos: Calcopirita Cu Fe S2 Bournonita Cu Pb Sb S3 Estanita Cu2 Fe Sn S4 Enargita Cu3 As S4 Bornita Cu5 Fe S4 Germanita Cu2 Ge S4 Luzonita Cu3 As S4 Temantita Cu12 As4 S13 Tetraedrita Cu12 Sb4 S13

(48)

La tetraedrita argentífera (cobre gris), parece ser el principal mineral portador de plata en los concentrados de cobre, debido a que los sulfuros de plata (Argentita – Ag2 S) ocurren

solamente en cantidades trazas, en muestras analizadas. Por la composición química de los minerales de cobre, no se podrá desligar en el proceso de flotación los elementos: Arsénico, Antimonio, Bismuto y Fierro; que son los causantes de las mayores penalidades económicas a este tipo de concentrado, convirtiéndole no comercial por los cuidados ecológicos ambientales y actualmente para la compañía no resulta rentable trabajar estos minerales. (10)

3.7.8. Presencia de valores altos de plata en los relaves

Tabla N°3.8 La repartición de la plata

Plata total Galena PbS Tetraedrita cu3 Sb S3 Escalerita Zn S Temantita Cu3 As S3 Pirita y otros 100% 15% 61.3% 6 % 6 % 11.7 %

Fuente: David Ríos, elementos penalizables

(49)

De donde se deduce que:

- 67.3 % de la plata de VOLCAN S.A.A., está en cobre gris (tetraedrita y tenentita), existiendo una gran afinidad de la plata con el antimonio (61.3%).

- Teóricamente flotando bien la Galena y los cobres grises, a donde se añaden sulfosales de plomo – plata, se puede superar el 80% de recuperación de plata en los concentrados de plomo y cobre donde el valor económico de la plata es rentable.

- Hay plata que se pierde al relave irremediablemente con la pirita (11.7%), aunque parte de esta plata aparece en la pirita que tienen los concentrados como ganga.

3.7.9. Presencia de Oro en VOLCAN S.A.A.

A pesar de las altas leyes de plata del mineral de cabeza, no presenta valores considerables de oro que justifiquen análisis por este elemento en el mineral de mina.

- En el concentrado de Plomo, se ha encontrado 0.99 g Au/tonelada de concentrado.

- En el concentrado de cobre, se ha encontrado 3.92 g Au por tonelada de concentrado; valor que si es significativo en las liquidaciones, ya que se valoran en $/Oz. Por otro lado los concentrados de cobre de VOLCAN S.A.A., se conforman mayormente con sulfosales de plata con cobre, arsénico y

(50)

antimonio (cobre gris), por lo que se supone que el Oro se ubica como pequeñas inclusiones asociado a éstos cobres grises. (1)

- Por otro lado VOLCAN S.A.A. se ubica en la provincia polimetálica del centro del Perú con minerales de Pb – Zn – Cu y Ag principalmente, que es muy diferente a las provincias auríferas de Nazca – Arequipa y de la Cordillera Oriental del Norte Central (sierra de La Libertad) y otras conocidas.

(51)

CAPITULO IV

MATERIALES Y METODOS

4.1. MATERIA PRIMA.

Volcán Compañía Minera S.A.A., se dedica a la exploración y explotación de yacimientos mineros por cuenta propia y su correspondiente extracción, concentración, tratamiento y comercialización de concentrados de minerales polimetálicos.

Actualmente en VOLCAN S.A.A., solo se explota y se trata el “mineral común”, con una ley de cabeza promedio de:

(52)

Tabla N° 4.1 Ley de cabeza promedio

% Pb % Zn % Cu % Oz /Tm Ag

Mineral común 3.3 5.6 0.13 9.9

Fuente: Laboratorio de procesamiento de minerales de la Planta Concentradora

de Minerales “Volcán Compañía Minera S.A.A.”.

Volcán S.A.A. es el mayor productor polimetálico del Perú (primer productor de zinc, plomo y plata en concentrados del Perú y Sudamérica) y el cuarto productor de plata y de zinc en el mundo. (9)

4.2. MATERIALES E INSTRUMENTOS

A. Instrumentos

 04 bandejas de porcelana.

 04 baldes de plástico de 20 litros.

 04 espátulas de plástico.  04 espátulas metálicas.  10 bolsas de polietileno.  Jeringas hipodérmicas 1, 2, 5 y 10 mL.  02 vasos de precipitación.  01 vaso graduado de 1 L.  Cronómetro. B. Equipos 52

(53)

 Chancadora de quijadas.

 Pulverizadora de discos de laboratorio.

 Molino de bolas de laboratorio.

 Ro-Tap.(Tamizador vibratorio)

 Tamices Tyler.

 Celda Unitaria de flotación DENVER (1 Kg.)

 Balanza de Plato (Max. 1000 g.)

 Balanza de triple brazo (Max. 310 g.)

 Agitadores eléctricos y Magnéticos

 Peachimetro (pHmeter) y analizador de HCN

 01 estufa eléctrica.

4.3. REACTIVOS UTILIZADOS: Los utilizados en la planta concentradora son: (2, 11)

4.3.1. Colectores (Promotores)

A. Xantato amilico de potasio (Z-6): C5H11OCS2K,.

Es el más potente de los xantatos, es útil en las operaciones que requieren un colector potente y no selectivo para los minerales sulfurosos. Es completamente soluble en agua, se usa en la planta a una concentración del 4% su color fluctúa desde blanquecino a amarillo profundo, sin variaciones de su poder colector, están en forma de perdigones (pellets), a fin de reducir el polvo en su manejo.

(54)

B. Aerofloat 242

Es básicamente un ácido ditiofosfato, es el colector más selectivo de los promotores AEROFLOAT Líquidos. Es un colector fuerte y ha encontrado gran aceptación particularmente en la flotación del sulfuro de Cobre y Plomo, en la presencia de sulfuros de escalerita y hierro, donde la selectividad hacía estos últimos sulfuros representa un problema serio. Es soluble en agua y se utiliza en la planta a una concentración del 10%.

4.3.2. Espumantes

Dowfroth 250

Es un glicol ploypropylene metil éter, se utiliza en la planta a una concentración de 4% causa la selección selectiva de minerales sulfurados de Plomo y Zinc, trabaja con un amplio PH (8.5 – 12.5). La ventaja del DOWFROTH 250, como es completamente soluble en agua, puede agregarse en cualquier punto del circuito de flotación sin necesidad de efectuar un acondicionamiento especial, por lo tanto su acción rápida y fácilmente ajustable es de utilidad en las variaciones del mineral.

4.3.3. Modificadores: Tenemos los que actúan como:

4.3.3.1. Depresores

(55)

Cianuro de sodio (NaCN)

Se le utiliza para la separación de la Galena de la escalerita y pirita, actuando como un agente depresor de estos últimos. Los minerales de Plomo flotan fácilmente en presencia del cianuro, ya que el uso de éstos ayuda a limpiar la superficie de la Galena, haciéndola más fácil de flotar, por lo que dicha propiedad se utiliza para la flotación selectiva de la Galena con respecto a los minerales de cobre, pirita y esfalerita, aunque con la pirita se usa como un complemento la cal para deprimirla. Se utiliza al 5% de concentración.

Sulfato de zinc (ZnSO4)

En un circuito de flotación de plomo se usa a menudo el conjunto NaCN con el ZnSO4, para lograr la depresión de los

minerales de zinc y pirita. La cantidad usual del sulfato de zinc es de 3 a 5 veces la cantidad de cianuro. La alimentación de esta combinación de reactivos generalmente se divide entre el circuito de molienda y las celdas de limpieza. Se utiliza al 10% de concentración.

4.3.3.2. Activadores

Sulfato de cobre (CuSO4. 5 H2O)

Es el activador más usado y más económico para los sulfuros de zinc. Generalmente se adiciona a la pulpa en el acondicionador, ya que los minerales de zinc se presentan a

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la flotación en su forma natural, pues el cobre es absorbido en la superficie de la escalerita y las partículas así cubiertas se comportan igual al correspondiente mineral de cobre. Se utiliza a una concentración del 10%.

4.3.3.3. Agente regulador de pH

Cal (CaO)

Se utiliza como regulador de pH, generalmente se usa en forma de cal hidrata (Ca (OH)2). Además de ser un regulador,

la cal actúa como depresor de los sulfuros de hierro y un exceso como depresor de los minerales de plata.

4.4. METODOLOGÍA

En pruebas de laboratorio, se deben seguir los procedimientos adecuados para obtener resultados que sean razonablemente cercanos al comportamiento metalúrgico a escala de planta. Se presentan en los párrafos siguientes los procedimientos, desde el muestreo del mineral hasta la finalización de las pruebas metalúrgicas, para los minerales de VOLCAN S.A.A. (9)

4.4.1. Muestreo

Pocos minerales son tan homogéneos que no muestran alguna variación en sus resultados de flotación, cuando se toma muestras de minerales de diferentes sitios de un depósito. Se deben tomar un número suficiente de muestras, de varias partes dentro del

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yacimiento, de tal manera que los resultados de las pruebas subsecuentes, reflejen realmente lo que puede esperarse en la planta concentradora que recibe el mineral.

Puesto que la mayoría de los minerales sulfurosos están sujetos a cambios en la respuesta a la flotación, debido al empañamiento y a la oxidación; es importante que las muestras tomadas sean de tamaño tan grueso como sea práctico. Por la misma razón las muestras deben ser suficientemente grandes – en peso – de manera que se pueda completar una investigación con una sola muestra, sin tener que volver a muestrear el depósito.

En casos de planta, en operación, las muestras pueden ser tomadas de la banda de alimentación del mineral de tamaño grueso a la sección de molienda. Las muestras deben ser tomadas por un periodo de tiempo suficiente de manera que el mineral sea representativo del que la planta está tratando. En algunos casos puede ser más deseable tomar las muestras de la pulpa del “overflow” del clasificador, tal que la granulometría de alimentación a flotación por las pruebas de laboratorio sea la misma que de la planta. En estos casos es generalmente deseable tomar, muestras de pulpa fresca diariamente, puesto que el mineral sólido, está más sujeta a efectos de añejamiento que el mineral fresco.

4.4.2. Preparación de las muestras.

El mineral grueso, debe ser transportado al laboratorio tan pronto como sea posible y secado por aire. Para la molienda, la muestra

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debe ser quebrada a un grado de tamaño manejable para facilitar una división representativa. La reducción de tamaño se realizó: 1. El mineral se sometido a un chancado gradual en el

laboratorio, con la chancadora de quijada; las muestras recibidas tienen un peso aproximadamente 20 kilos, obteniendo el análisis granulométrico de la (Tabla 4.2), con un porcentaje de mineral en malla – 10 de 19.73%.

2. Seguidamente se pasa el mineral por un molino de cilindros paralelos, obteniendo el análisis granulométrico de la (Tabla 4.3), con un porcentaje de mineral en la malla – 10 de 56.86%, aumentando con respecto a la anterior.

Tabla N° 4.2 Análisis granulométrico Tabla N° 4.3 Análisis granulométrico en malla -10 de 19.73. en malla – 10 de 56.86%. Malla % Peso 1” 5.90 ¾” 5.64 ½” 10.04 ¼” 9.76 10 11.80 - 10 56.85 TOTAL 100 58

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Fuente: Elaboración propia

3. La molienda, debe llevarse preferentemente a - 10 mallas (1.68 mm), la muestra es tamizada con esta malla, SERIE TYLER obteniéndose aproximadamente 20 kilos.

4. El mineral menor de 10 mallas es luego dividido representativamente en porciones iguales de peso conveniente para la prueba de flotación. La muestra es dividida manualmente, usando el equipo divisor rifles, obteniéndose muestras homogéneas y representativas de aproximadamente 1.0 kilo, para los ensayos metalúrgicos a realizar. Las muestras son colocadas en bolsas de plástico y selladas, para evitar la contaminación, la oxidación u otros efectos de añejamiento. Ver Fig. N°4.1.

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En el caso de muestras de pulpa, debe juntarse pulpa suficiente en cubetas. Mientras la pulpa es agitada para mantener los sólidos suspendidas, una porción de la pulpa debe ser removida usando un cucharón o vaso de precipitado y colocarla alternadamente en uno de cuantos frascos de pulpa se requieran para las pruebas subsecuentes. El procedimiento continúa colocando alternadamente, porciones de pulpa en cada frasco antes de regresar al primer frasco hasta que todos los frascos estén llenos o la muestra de pulpa se haya terminado. Los frascos son luego cerrados. Cuando sea necesaria para las pruebas, la pulpa se transferirá de uno o más frascos directamente a la celda de flotación.

4.4.3. Pruebas de molienda.

Las pruebas de molienda en el laboratorio, conducen a establecer la relación entre la granulometría y el tiempo de molienda del mineral.

Los ensayos de molienda se realizan en un molino de bolas tipo DENYER, de 10.5 L de capacidad, con una carga de 1.0 Kg de mineral y 10.6 Kg de bolas. La molienda se realizó:

1. Se agrego 1.050 kg de mineral (100% talla – 10) y 500 ml de agua, se dio un tiempo de molienda de 10 minutos (controlado con un cronómetro).

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