Facultad de Ingeniería Metalúrgica y de Materiales
Estudio metalúrgico del tajo T4929 para optimizar el tratamiento de mineral de cobre, mediante el blending en
Compañía Minera Condestable S.A.
Boza Pari, Miguel Angel Rosario Espejo, Gensen Marcelino
Huancayo 2018
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Boza, M. - Rosario, G. (2019). Estudio metalúrgico del tajo T4929 para optimizar el tratamiento de mineral de cobre, mediante el blending en Compañía Minera Condestable S.A. (Tesis para optar el Título Profesional de Ingeniero Metalurgista y de Materiales). Universidad Nacional del Centro del Perú –Facultad de Ingeniería Metalúrgica y de Materiales –Huancayo – Perú.
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Repositorio Institucional - UNCP
Estudio metalúrgico del tajo T4929 para optimizar el tratamiento de mineral de cobre, mediante el blending en Compañía Minera Condestable S.A.
UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ
FACULTAD DE INGENIERÍA METALÚRGICA Y DE MATERIALES
TESIS
“ESTUDIO METALÚRGICO DEL TAJO T4929 PARA OPTIMIZAR EL TRATAMIENTO DE MINERAL DE COBRE,
MEDIANTE EL BLENDING EN COMPAÑÍA MINERA CONDESTABLE S.A.”
PRESENTADA POR LOS BACHILLERES:
BOZA PARI, Miguel Angel
ROSARIO ESPEJO, Gensen Marcelino
PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL DE:
INGENIERO METALURGISTA Y DE MATERIALES HUANCAYO – ENERO
2019
ASESOR:
ING. GUSTAVO GLICERIO ASTUHUAMAN PARDAVE
I
DEDICATORIA:
Este trabajo está dedicada a nuestros padres quienes nos incentivan a seguir adelante con nuestra formación profesional.
II
AGRADECIMIENTO
A Dios, profesores, compañeros de estudio de la facultad de Ingeniería Metalúrgica y de Materiales de la universidad nacional del centro del Perú; por sus enseñanzas, consejos y motivaciones brindadas a lo largo de nuestra formación profesional.
A toda nuestra familia; especialmente a nuestros padres, por su apoyo incondicional en todo momento, por sus consejos, sus valores y por ser ejemplo de perseverancia y constancia.
A todos los ingenieros de la planta Concentradora Condestable y la Planta Concentradora Andaychagua por brindarnos la oportunidad de trabajar con ellos y ser parte de su equipo de trabajo, compartiendo sus experiencias y permitirnos ser partícipes de las implementaciones y mejoras que se realizan. También dar nuestros agradecimientos a los demás colaboradores quienes nos apoyaron, orientaron y aconsejaron a la culminación del presente trabajo de estudio.
III
RESUMEN
Compañía Minera Condestable S.A. tiene una planta concentradora de 7000 TMPD, que trata minerales de cobre, aplicando como método de concentración la flotación selectiva de espumas, llegando a recuperaciones de cobre 90-91 % y con un grado de 23 %.
El desarrollo de este trabajo se basa en los resultados desfavorables que se vienen obteniendo en la Planta Concentradora Condestable cuando se realizan las campañas denominadas “TJ-4929”, cabe mencionar que los resultados tanto en tratamiento como en recuperación disminuyen notablemente, las cuales se manifiestan de la siguiente manera: Tratamiento = 6300 TMPD aprox., Recuperación (Cu) = 85 % aprox.; estos resultados son evidentemente desfavorables para la empresa es por ello que se recopiló información de la extracción y envío a Planta Concentradora con el objetivo de determinar los tajos más influyentes (tajos que ingresan de mayor cantidad); obteniéndose como resultado TJ-2767/TJ-4922/TJ-4929/TJ-4961 son los tajos de mayor influencia.
Es por ello que se plantea la interrogante de cómo se podrá beneficiar adecuadamente los minerales de cobre de los tajos TJ-2767, TJ-4922, TJ-4929 y TJ-4961 sin que existan disminución del tratamiento ni de la recuperación de cobre en la Planta Concentradora Condestable, para lo cual nos hemos planteado la hipótesis de que el estudio metalúrgico de los TJ-2767 / TJ-4922 / TJ-4929 / TJ-4961 optimizará el tratamiento de mineral de cobre mediante el blending y que nos permitirá evitar pérdidas económicas y sobre todo mantener y/o mejorar los resultados que habitualmente se tienen.
IV
INTRODUCCIÓN
La minería peruana y del mundo aún persiste con el único objetivo de obtener buena rentabilidad, para ello se debe saber que los recursos son finitos y por ende se debe manejar con criterio, haciendo uso de las nuevas tecnologías y aplicando ingeniería para poder obtener buenos resultados.
La empresa minera basa el desarrollo de la mina en función de la reserva de mineral que encuentra; ésta determinará también desde la etapa de proyecto, si realizar la explotación será rentable o no, así mismo determina el tipo de método de explotación a utilizar, los equipos y materiales necesarios, etc. Por tanto determina que capitales se necesitara y que utilidades se obtendrá.
Es bien sabido que todo yacimiento de mineral no mantiene constante su contenido metálico o también llamado “leyes” ni tampoco su dureza, variando entre tajeos, zonas, niveles de producción, etc. Motivo por el cual se hace necesario la aplicación de métodos de explotación que produzcan altas recuperaciones de mineral de cabeza, disminuyendo la dilución y sobre costos por otras operaciones o actividades mineras.
Para poder disminuir la incidencia de la variación de los contenidos metálicos y poder enviar a planta concentradora una ley casi constante y con una dureza adecuada, es necesario combinar la explotación de los minerales marginales con los minerales económicos, a esta operación se le conoce como “BLENDING”; de no ser así, aun aplicando las nuevas tecnologías siempre abra pérdidas que se podrían evitar. La técnica del blending nos permite reducir éstas pérdidas y mejorar notablemente el proceso metalúrgico.
Estas variaciones de leyes, incremento de dureza del mineral y mal comportamiento metalúrgico se evidencia en la Planta Concentradora Condestable.
V Es por ello que se realizará un estudio de los tajos de mayor influencia que ingresa a la Planta Concentradora Condestable y poder realizar un estudio mineralógico como también evaluar su comportamiento metalúrgico de cada uno de estos y determinar que tajo perjudica y de qué manera, para así aplicar nuestra hipótesis e intentar mejorar dichos resultados.
VI
ÍNDICE DE CONTENIDO
DEDICATORIA: ... i
AGRADECIMIENTO ... ii
RESUMEN ... iii
INTRODUCCIÓN ... iv
ÍNDICE DE CONTENIDO ... vi
ÍNDICE DE TABLAS ... x
ÍNDICE DE GRÁFICOS ... xiv
CAPITULO I ANTECEDENTES MINERO-METALÚRGICOS
1.1. UBICACIÓN Y ACCESIBILIDAD ... 11.2. ANTECEDENTES ... 2
1.3. GEOLOGÍA ... 3
1.4. DESCRIPCIÓN DE LA MINA ... 4
CAPITULO II PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
2.1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ... 62.2. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA ... 7
2.2.1. Problema General ... 7
2.2.2. Problemas Específicos... 7
2.3. FORMULACIÓN DE LOS OBJETIVOS ... 7
2.3.1. Objetivo General ... 7
2.3.2. Objetivos Específicos ... 7
2.4. JUSTIFICACIÓN ... 8
2.4.1. Teórico: ... 8
2.4.2. Social ...………8
VII
2.4.3. Económico ... 8
2.5. FORMULACIÓN DE HIPÓTESIS ... 9
2.5.1. Hipótesis general: ... 9
2.5.2. Hipótesis específicas: ... 9
2.6. VARIABLES DE LA INVESTIGACIÓN ... 9
2.6.1. Variable dependiente ... 10
2.6.2. Variable independiente ... 10
2.7. METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN ... 10
2.7.1. Tipo de la investigación realizada: ... 10
2.7.2. Por su profundidad: ... 10
2.7.3. Ambiente o lugar: ... 10
2.7.3. Nivel de investigación: ... 10
2.7.4. Población: ... 11
2.7.5. Muestra: ... 11
2.7.6. Técnicas de recolección de datos: ... 11
2.7.7. Técnicas de análisis de datos: ... 11
CAPÍTULO III DESCRIPCIÓN DE LA PLANTA CONCENTRADORA CONDESTABLE
3.1 CIRCUITO DE CHANCADO ... 123.2 CIRCUITO DE MOLIENDA ... 13
3.3 CIRCUITO DE FLOTACIÓN COBRE ... 14
3.4 ESPESAMIENTO Y FILTRADO DE CONCENTRADO ... 14
3.5 ESPESAMIENTO Y DISPOSICIÓN DE RELAVES ... 15
CAPITULO IV MARCO TEÓRICO
4.1. FUNDAMENTOS DEL BLENDING EN LA PRÁCTICA: ... 174.2. MINERALES: ... 18
VIII
4.3. MATERIALES DE YACIMIENTOS METÁLICOS: ... 18
4.4. PROCESAMIENTO DE MINERALES ... 20
4.4.1. Algunas propiedades de los minerales: ... 20
4.4.2. Chancado de un mineral de cobre: ... 21
4.4.2.1. Trituración: ... 21
4.4.2.2. Factores de determinan el rendimiento de las chancadoras: . 22 4.4.3. Molienda de un mineral: ... 23
4.4.4. Flotación de minerales cobre: ... 26
CAPITULO V DESARROLLO DE LA PARTE EXPERIMENTAL
5.1. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO: ... 405.1.1. Diagrama de flujo general del proceso: ... 40
5.1.2. Descripción de los tajos de estudio TJ-2767 / TJ-4922 / TJ-4929 / TJ- 4961……….. ... 42
5.1.3. Preparación de la muestra ... 42
5.1.4. Obtención de la muestra representativa ... 43
5.1.5. Caracterización mineralógica de la muestra representativa... 43
5.1.5.1. Desarrollo del experimento: ... 46
5.1.5.2. Pruebas experimentales: ... 47
CAPITULO VI ANÁLISIS Y RESULTADOS
6.1. ANÁLISIS DE RESULTADO DE LAS PRUEBAS ... 1036.2. ECUACIONES MATEMÁTICAS CON DATOS PRÁCTICOS ... 104
6.3. RESULTADOS DE PRUEBAS METALÚRGICAS CON LA DISTRIBUCIÓN MÁSICA OBTENIDA (BLENDING): ... 106
6.4. CÁLCULO DEL ÍNDICE DE TRABAJO EN LABORATORIO PARA EL BLENDING:... 140
6.5. RESUMEN DE RESULTADOS DEL BLENDING: ... 141
IX
6.6. CONTRASTACIÓN DE HIPÓTESIS: ... 146
6.6.1. Hipótesis general: ... 146
6.6.2. Hipótesis específicas: ... 146
6.6.3. Comparación de resultados de un blending aproximado con el blending optimo: ... 147
6.6.4. Prueba t para dos muestras suponiendo varianzas iguales: ... 148
6.7. CONCLUSIÓN DE LA CONTRASTACIÓN: ... 148
6.8. DISCUSIÓN DE RESULTADOS: ... 148
CONCLUSIONES ... 150
RECOMENDACIONES ... 151
ANEXOS ... 153
X
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 1. Ruta de Accesibilidad ... 1
Tabla 2. Como reactivos de flotación se utilizan los siguientes: ... 14
Tabla 3. Se presentan algunas menas minerales importantes de varios metales. ... 19
Tabla 4. TJ-2767: ... 43
Tabla 5. TJ-4922: ... 44
Tabla 6. TJ-4929: ... 45
Tabla 7. TJ-4961: ... 45
Tabla 8. Análisis del mineral: ... 46
Tabla 9. Distribución granulométrica para un tiempo de 0 minutos ... 47
Tabla 10. Distribución granulométrica para un tiempo de 4 minutos ... 48
Tabla 11. Distribución granulométrica para un tiempo de 6 minutos ... 49
Tabla 12. Distribución granulométrica para un tiempo de 8 minutos ... 50
Tabla 13. Distribución granulométrica para un tiempo de 12 minutos ... 51
Tabla 14. Distribución granulométrica para un tiempo de 16 minutos ... 52
Tabla 15. Resumen de distribución granulométrica por tiempos TJ-2767 ... 53
Tabla 16. Cálculo de tiempos de molienda óptimo ... 54
Tabla 17. Cálculos - TAJO 2767 ... 55
Tabla 18. Distribución granulométrica para un tiempo de 0 minutos ... 55
Tabla 19. Distribución granulométrica para un tiempo de 4 minutos ... 56
Tabla 20. Distribución granulométrica para un tiempo de 6 minutos ... 57
Tabla 21. Distribución granulométrica para un tiempo de 8 minutos ... 58
Tabla 22. Distribución granulométrica para un tiempo de 12 minutos ... 59
Tabla 23. Distribución granulométrica para un tiempo de 16 minutos ... 60
Tabla 24. Resumen de distribución granulométrica por tiempos TJ-4922 ... 61
Tabla 25. Cálculo de tiempos de molienda óptimo ... 62
Tabla 26. Distribución granulométrica para un tiempo de 0 minutos ... 63
Tabla 27. Distribución granulométrica para un tiempo de 4 minutos ... 64
Tabla 28. Distribución granulométrica para un tiempo de 8 minutos ... 65
Tabla 29. Distribución granulométrica para un tiempo de 12 minutos ... 66
Tabla 30. Distribución granulométrica para un tiempo de 16 minutos ... 67
XI
Tabla 31. Resumen de distribución granulometrica por tiempos TJ-4929 ... 68
Tabla 32. Cálculo de tiempos de molienda óptimo ... 69
Tabla 33. Distribución granulométrica para un tiempo de 0 minutos ... 69
Tabla 34. Distribución granulométrica para un tiempo de 4 minutos ... 70
Tabla 35. Distribución granulométrica para un tiempo de 8 minutos ... 71
Tabla 36. Distribución granulométrica para un tiempo de 12 minutos ... 72
Tabla 37. Distribución granulométrica para un tiempo de 16 minutos ... 73
Tabla 38. Resumen de distribución granulometrica por tiempos TJ-4961 ... 74
Tabla 39. Cálculo de tiempos de molienda óptimo ... 75
Tabla 40. Prueba Nº 01 (190 µm): ... 76
Tabla 41. Prueba Nº 02 (190 µm): ... 77
Tabla 42. Prueba Nº 03 (150 µm): ... 78
Tabla 43. Prueba Nº 04 (150 µm): ... 79
Tabla 44. Prueba Nº 05 (100 µm): ... 80
Tabla 45. Prueba Nº 01 (190 µm): ... 81
Tabla 46. Prueba Nº 02 (190 µm): ... 82
Tabla 47. Prueba Nº 03 (150 µm): ... 83
Tabla 48. Prueba Nº 04 (150 µm): ... 84
Tabla 49. Prueba Nº 05 (100 µm): ... 85
Tabla 50. Prueba Nº 01 (190 µm): ... 86
Tabla 51. Prueba Nº 02 (190 µm): ... 87
Tabla 52. Prueba Nº 03 (150 µm): ... 88
Tabla 53. Prueba Nº 04 (150 µm): ... 89
Tabla 54. Prueba Nº 05 (100 µm): ... 90
Tabla 55. Prueba Nº 01 (190 µm): ... 91
Tabla 56. Prueba Nº 02 (190 µm): ... 92
Tabla 57. Prueba Nº 03 (150 µm): ... 93
Tabla 58. Prueba Nº 04 (150 µm): ... 94
Tabla 59. Prueba Nº 05 (100 µm): ... 95
Tabla 60. Collar de bolas utilizadas: ... 96
Tabla 61. Tajo 2767: ... 97
Tabla 62. Tajo 4922: ... 97
Tabla 63. Tajo 4929: ... 97
XII
Tabla 64. Tajo 4961: ... 97
Tabla 65. Moliendabilidad 80% (190 µm) - min ... 98
Tabla 66. Moliendabilidad 80% (150 µm) - min ... 98
Tabla 67. Moliendabilidad 80% (100 µm) - min ... 99
Tabla 68. Recuperación DE COBRE 80% (190 µm) - % ... 100
Tabla 69. Recuperación DE COBRE 80% (150 µm) - % ... 100
Tabla 70. Recuperación DE COBRE 80% (100 µm) - % ... 101
Tabla 71. Work index (Kwh/TM) por cada tajo: ... 102
Tabla 72. Ecuaciones de trabajo con las variables más importantes: ... 104
Tabla 73. Distribución másica para el blending: ... 106
Tabla 74. Composito para nuevas pruebas: ... 106
Tabla 75. Tiempo 0 minutos:... 107
Tabla 76. Tiempo 4 minutos:... 108
Tabla 77. Tiempo 6 minutos:... 109
Tabla 78. Tiempo 8 minutos:... 110
Tabla 79. Tiempo 12 minutos: ... 111
Tabla 80. Tiempo 16 minutos: ... 112
Tabla 81. Resumen de distribución granulométrica por tiempos blending ... 112
Tabla 82. Cálculo de tiempos de molienda óptimo ... 113
Tabla 83. Flotación para 190 µm: ... 115
Tabla 84. Flotación para 150 µm: ... 116
Tabla 85. Flotación para 100 µm: ... 117
Tabla 86. Tiempo 0 minutos:... 118
Tabla 87. Tiempo 4 minutos:... 119
Tabla 88. Tiempo 6 minutos:... 120
Tabla 89. Tiempo 8 minutos:... 121
Tabla 90. Tiempo 12 minutos: ... 122
Tabla 91. Tiempo 16 minutos: ... 123
Tabla 92. Resumen de distribución granulométrica por tiempos blending ... 124
Tabla 93. Cálculo de tiempos de molienda óptimo ... 125
Tabla 94. Flotación para 190 µm: ... 126
Tabla 95. Flotación para 150 µm: ... 127
Tabla 96. Flotación para 100 µm: ... 128
XIII
Tabla 97. Tiempo 0 minutos: ... 129
Tabla 98. Tiempo 4 minutos: ... 130
Tabla 99. Tiempo 6 minutos: ... 131
Tabla 100. Tiempo 8 minutos: ... 132
Tabla 101. Tiempo 12 minutos: ... 133
Tabla 102. Tiempo 16 minutos: ... 134
Tabla 103. Resumen de distribución granulométrica por tiempos blending ... 135
Tabla 104. Cálculo de tiempos de molienda óptimo ... 135
Tabla 105. Flotación para 190 (µm): ... 137
Tabla 106. Flotación para 150 (µm): ... 138
Tabla 107. Flotación para 100 (µm): ... 139
Tabla 108. Collar de bolas utilizadas: ... 140
Tabla 109. Resultados prueba 01: ... 141
Tabla 110. Resultados prueba 02: ... 141
Tabla 111. Resultados prueba 03: ... 141
Tabla 112. Tiempo de molienda óptimo para 80% - 190 μm ... 141
Tabla 113. Tiempo de molienda óptimo para 80% - 150 μm ... 142
Tabla 114. Tiempo de molienda óptimo para 80% - 100 μm ... 143
Tabla 115. Recuperación óptima para 80% - 190 μm ... 143
Tabla 116. Recuperación óptima para 80% - 150 μm ... 144
Tabla 117. Recuperación óptima para 80% - 100 μm ... 145
Tabla 118. Work Index Óptimo ... 145
Tabla 119. Grado del concentrado de cobre del blending: ... 146
Tabla 120. Comparación de resultados de un blending ... 147
Tabla 121. Variables ... 148
XIV
ÍNDICE DE GRÁFICOS
Gráfico 1. Ubicación de estudio ... 2
Gráfico 2. Foto panorámica de Tajo Raúl ... 4
Gráfico 3. Flow sheet planta concentradora condestable ... 16
Gráfico 4. Flotación de sulfuros de cobre ... 29
Gráfico 5. Mecanismo de Flotación por espuma ... 31
Gráfico 6. Diagrama ... 41
Gráfico 7. Distribución Granulométrica ... 48
Gráfico 8. Distribución Granulométrica ... 49
Gráfico 9. Distribución Granulométrica ... 50
Gráfico 10. Distribución Granulométrica ... 51
Gráfico 11. Distribución Granulométrica ... 52
Gráfico 12. Distribución Granulométrica ... 53
Gráfico 13. Distribución Granulométrica ... 54
Gráfico 14. Distribución Granulométrica ... 54
Gráfico 15. Distribución Granulométrica ... 56
Gráfico 16. Distribución Granulométrica ... 57
Gráfico 17. Distribución Granulométrica ... 58
Gráfico 18. Distribución Granulométrica ... 59
Gráfico 19. Distribución Granulométrica ... 60
Gráfico 20. Distribución Granulométrica ... 61
Gráfico 21. Distribución Granulométrica ... 62
Gráfico 22. Distribución Granulométrica ... 63
Gráfico 23. Distribución Granulométrica ... 64
Gráfico 24. Distribución Granulométrica ... 65
Gráfico 25. Distribución Granulométrica ... 66
Gráfico 26. Distribución Granulométrica ... 67
Gráfico 27. Distribución Granulométrica ... 68
Gráfico 28. Distribución Granulométrica ... 68
Gráfico 29. Distribución Granulométrica ... 69
Gráfico 30. Distribución Granulométrica ... 70
Gráfico 31. Distribución Granulométrica ... 71
XV
Gráfico 32. Distribución Granulométrica ... 72
Gráfico 33. Distribución Granulométrica ... 73
Gráfico 34. Distribución Granulométrica ... 74
Gráfico 35. Distribución Granulométrica ... 75
Gráfico 36. Distribución Granulométrica ... 75
Gráfico 37. Moliendabilidad 80% ... 98
Gráfico 38. Moliendabilidad 80% ... 99
Gráfico 39. Moliendabilidad 80% ... 99
Gráfico 40. Recuperación de Cu ... 100
Gráfico 41. Recuperación de Cu ... 101
Gráfico 42. Recuperación de Cu ... 101
Gráfico 43. Recuperación de Cu ... 102
Gráfico 44. Distribución Granulométrica ... 107
Gráfico 45. Distribución Granulométrica ... 108
Gráfico 46. Distribución Granulométrica ... 109
Gráfico 47. Distribución Granulométrica ... 110
Gráfico 48. Distribución Granulométrica ... 111
Gráfico 49. Distribución Granulométrica ... 112
Gráfico 50. Distribución Granulométrica Blending ... 113
Gráfico 51. Distribución Granulométrica ... 114
Gráfico 52. Distribución Granulométrica ... 118
Gráfico 53. Distribución Granulométrica ... 119
Gráfico 54. Distribución Granulométrica ... 120
Gráfico 55. Distribución Granulométrica ... 121
Gráfico 56. Distribución Granulométrica ... 122
Gráfico 57. Distribución Granulométrica ... 123
Gráfico 58. Distribución Granulométrica TJ-4961 ... 124
Gráfico 59. Curva cinética de molienda ... 125
Gráfico 60. Distribución Granulométrica ... 129
Gráfico 61. Distribución Granulométrica ... 130
Gráfico 62. Distribución Granulométrica ... 131
Gráfico 63. Distribución Granulométrica ... 132
Gráfico 64. Distribución Granulométrica ... 133
XVI
Gráfico 65. Distribución Granulométrica ... 134
Gráfico 66. Distribución Granulométrica ... 135
Gráfico 67. Curva Cinética molienda ... 136
Gráfico 68. Molienda para cada prueba ... 142
Gráfico 69. Molienda para cada prueba ... 142
Gráfico 70. Molienda para cada prueba ... 143
Gráfico 71. Molienda para cada prueba ... 144
Gráfico 72. Molienda para cada prueba ... 144
Gráfico 73. Molienda para cada prueba ... 145
Gráfico 74. Molienda para cada prueba ... 146
Gráfico 75. Variación de recuperación ... 147
1
CAPITULO I
ANTECEDENTES MINERO-METALÚRGICOS
1.1. UBICACIÓN Y ACCESIBILIDAD
Compañía Minera Condestable S.A. está ubicada en el distrito de Mala, provincia de Cañete y departamento de Lima. Mala se encuentra a 90 Km.
de la ciudad de Lima, en la región Chala y a una altura de 100 - 400 metros sobre el nivel del mar. Sus Coordenadas son: 12º 46’ de latitud Sur y 76º 30’ de Longitud Occidental.
Las vías de acceso para poder llegar al distrito de Mala son por medio de la autopista de la Panamericana Sur; una de las formas es ingresar por el kilómetro 90 (Bujama Alta), en la cual hay autos colectivos y servicio de taxis que realizan servicio. La otra manera es ir por la Antigua Panamericana Sur pasando por el distrito de San Antonio y posteriormente llegando a Mala.
La Compañía Minera Condestable se encuentra a 5 km del distrito de Mala siendo una ruta afirmada.
Tabla 1. Ruta de Accesibilidad
RUTA DISTANCIA
Lima – Mala 90 Km.
Mala – Condestable 05 Km.
2 Gráfico 1. Ubicación de estudio
1.2. ANTECEDENTES
La Planta Concentradora Condestable tiene una capacidad de 7000 TMPD que trata minerales sulfurados de cobre (calcopirita, bornita, covelita, digenita) con una ley de cabeza de 0,8-0,9 % de Cu de las cuales son beneficiados por el método de concentración selectiva de espumas, llegando a recuperaciones de cobre de 90-91 % y con grados de 23 % en promedio.
Las labores de mayor influencia en la mina se encuentran en la zona de profundización siendo así que las características mineralógicas y dureza del mineral van cambiando.
Las campañas denominadas TJ-4929 hacen evidenciar estos comportamientos los cuales se reflejan en una baja recuperación y dificultad para llegar al tratamiento programado debido a la alta dureza.
3
1.3. GEOLOGÍA
Actualmente el grupo transnacional Souther Peags Mining opera la mina Raúl-Condestable o simplemente Condestable. La mena que se explota es calcopirita, asociada a pirita, bornita, pirrotita, magnetita y actinolita. La mineralización se ubica en estructuras tipo veta, mantos de reemplazamiento, diseminaciones y rellenos de brechas.
La geología en el área de la mina CMC se caracteriza por un panel de roca sedimentaria volcán-homoclinal golpear al sur-sureste e inclinado hacia el oeste a unos 40º. Toda la mineralización de sulfuro conocido se produce a 1,3 km unidad de espesor, subdividida en seis principales subunidades conformables (Calicantro, Apolo, actinolita, Intermedio, Polvorín y chicharrón). Las rocas sedimentarias volcán hay intrusiones una amplia gama de rocas intrusivas que comprenden noreste, norte-noreste y noroeste de tendencias diques.
La mineralización de sulfuro de cobre en el yacimiento de Raúl-Condestable se produce como cuerpos de recambio estratoligados (mantos o arrecifes) y sulfuro de vetas de cuarzo que soportan transversales.
Los arrecifes consisten en diseminada, semi-masivo de sulfuro de hierro- óxido masiva. Los principales sulfuros son calcopirita, bornita, pirita y pirrotita. Los óxidos de hierro incluyen magnetita y hematita. Scapolite, calcita, cuarzo, y los anfíboles son los minerales de la ganga dominantes. También se encuentran oro y plata que están asociados con la mineralización de cobre.
4 Gráfico 2. Foto panorámica de Tajo Raúl
1.4. DESCRIPCIÓN DE LA MINA
La principal actividad de Compañía Minera Condestable S.A., es la obtención de concentrado de cobre (sulfuros primarios de cobre), operación que viene realizando desde 1964, el incremento de la capacidad operativa se realizó en forma secuencial tratando en la actualidad 7000 TMSD.
La explotación subterránea de sus minas Raúl y Condestable está en una proporción de 85% y 15% respectivamente, la calcopirita representa un 93%
de los sulfuros de Cobre, las menas sin valor económico como los feldespatos, anfíboles y cuarzos que tienen valores altos de work index representan el 74% y los minerales con contenido de Fe presentes representan casi 8.5 % donde se tiene la presencia de Pirita, pirrotita y magnetita.
En la Planta Concentradora el método de concentración utilizado es la flotación selectiva de espumas, obteniendo como producto final un concentrado de sulfuros de cobre.
En la actualidad las labores principales de la mina se concentran en la zona de profundización (NV - 460) y con una tendencia positiva a continuar con buena mineralización por esta zona.
5 Los minerales extraídos son depositados a las diferentes canchas de almacenamiento de acuerdo a las leyes que se obtuvieron, las cuales son transportados mediante volquetes de 35 TM, si las leyes superan el Cut Off (0,6 % Cu) son enviados directamente a Planta Concentradora y en coordinación al jefe de guardia se depositará en el Stock Pile o caso contrario directamente a la tolva de grueso.
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CAPITULO II
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
2.1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
En la actualidad la COMPAÑÍA MINERA CONDESTABLE S.A, trata un mineral sulfurado de cobre con 0,8 - 0,9% de ley, a un grado de moliendabilidad del 80% a 190 um, un work index que varía de 21 a 24 Kw- h/TM y con un tonelaje de tratamiento de 7000 TMPD en planta concentradora.
La Compañía Minera Condestable S.A tiene como reservas mineralizadas a diferentes tajos pero los más relevantes dentro de esta campaña son: TJ- 2767, TJ-4922, TJ-4929 Y TJ-4961. Cada uno con parámetros geo- metalúrgicos independientes que favorecen y desfavorecen los resultados metalúrgicos en planta concentradora.
Para ello se realizó estudios de parámetros metalúrgicos de cada tajo y se evaluó a cada uno de ellos. Con estos resultados obtenidos en laboratorio metalúrgico, podremos realizar un estudio más profundo y observar que tajos perjudican o favorecen la producción en planta concentradora y así realizar un blending óptimo a escala industrial con el fin de mejorar los resultados de planta o en su defecto mantenerlos.
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2.2. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA
2.2.1. Problema General
¿Cómo se logrará optimizar el tratamiento de mineral de cobre del tajo T4929 en la Compañía Minera Condestable S.A.?
2.2.2. Problemas Específicos
¿Qué método se utilizará para caracterizar mineralógicamente a los tajos TJ-2767 / TJ-4922 / TJ-4929 / TJ-4961 para optimizar el tratamiento de mineral de cobre?
¿Cuáles son los parámetros metalúrgicos más importantes de los tajos TJ-2767 / TJ-4922 / TJ-4929 / TJ-4961 para optimizar el tratamiento de mineral de cobre?
¿Cuál es la dosificación óptima de reactivos para los tajos TJ-2767 / TJ- 4922 / TJ-4929 / TJ-4961 para optimizar el tratamiento de mineral de cobre?
2.3. FORMULACIÓN DE LOS OBJETIVOS
2.3.1. Objetivo General
“Determinar el método para optimizar el tratamiento de mineral de cobre del tajo T4929 en la Compañía Minera Condestable S.A”.
2.3.2. Objetivos Específicos
• Caracterizar mineralógicamente los tajos TJ-2767 / TJ-4922 / TJ-4929 / TJ-4961 para optimizar el tratamiento de mineral de cobre.
• Determinar los parámetros metalúrgicos más importantes de los tajos TJ- 2767 / TJ-4922 / TJ-4929 / TJ-4961 para optimizar el tratamiento de mineral de cobre.
• Determinar la dosificación óptima de reactivos de los tajos TJ-2767 / TJ- 4922 / TJ-4929 / TJ-4961 para optimizar el tratamiento de mineral de cobre.
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2.4. JUSTIFICACIÓN
2.4.1. Teórico:
El blending es una técnica que se emplea debido a la variabilidad de propiedades físicas y químicas de cada yacimiento, con este método se busca un manejo adecuado de los recursos (minerales), también un buen manejo de los parámetros operativos en el proceso de concentración.
2.4.2. Social
La COMPAÑÍA MINERA CONDESTABLE S.A es una empresa sostenible que opera bajo los estándares más altos y hasta la actualidad se ha desarrollado de manera responsable y en coordinación con la comunidad.
El estudio de nuevos tajos tiene un objetivo claro y es para asegurar las reservas y la productividad de la compañía, el cual con visión a futuro buscan un crecimiento de la mano de la comunidad y respetando el medio ambiente.
Por tanto debido a la obtención de nuevos tajos y reservas mineralógicas el blending es una técnica que para nuestro estudio y beneficio de los tajos TJ- 2767 / TJ-4922 / TJ-4929 / TJ-4961 serán necesarios emplearlos; ya que nos permitirá optimizar y hacer un mejor uso de los recursos, logrando a la vez que los colaboradores y empleados que estén involucrados en el proceso puedan sentirse satisfechos y orgullosos por los buenos resultados metalúrgicos, permitiendo una mejor relación interpersonal entre todos los trabajadores.
2.4.3. Económico
Los tajos estudiados por las leyes ensayadas y estimadas hacen que las proyecciones pretendidas se ajustan a los intereses de la empresa, debido a que son una gran reserva de mineral en potencial de explotación y tratamiento.
9 Es por ello que empleando este método y apoyado de programas computacionales harán que los resultados sean más precisos y confiables, permitiendo de esta manera que el beneficio de los minerales sean más rentables, comerciables y sobretodo ajustándose a las exigencias del mercado actual.
2.5. FORMULACIÓN DE HIPÓTESIS
2.5.1. Hipótesis general:
“El estudio metalúrgico del tajo T4929 optimizará el tratamiento de mineral de cobre, mediante el blending en COMPAÑÍA MINERA CONDESTABLE S.A”.
2.5.2. Hipótesis específicas:
La microscopia del mineral se utilizará para caracterizar los tajos TJ- 2767 / TJ-4922 / TJ-4929 / TJ-4961 para optimizar el tratamiento de mineral de cobre, mediante el blending en la Compañía Minera Condestable S.A.
La ley del mineral, la dureza (work index), y capacidad de tratamiento son los parámetros metalúrgicos más importantes de los tajos TJ-2767 / TJ- 4922 / TJ-4929 / TJ-4961 para optimizar el tratamiento de mineral de cobre, mediante el blending en la Compañía Minera Condestable S.A.
Se utilizará reactivos (cal, AR-1404, AR-1238, Z-6 y H-301) con dosificaciones estandarizadas para los tajos TJ-2767 / TJ-4922 / TJ- 4929 / TJ-4961 para optimizar el tratamiento de mineral de cobre, mediante el blending en la Compañía Minera Condestable S.A.
2.6. VARIABLES DE LA INVESTIGACIÓN
10 2.6.1. Variable dependiente
Recuperación metalúrgica del cobre.
2.6.2. Variable independiente
Tonelaje de tratamiento
Ley de cabeza de tratamiento
Work Index del mineral
2.7. METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN
2.7.1. Tipo de la investigación realizada:
La investigación es de CIENTÍFICA APLICADA, ya que se experimentó la influencia del tajo TJ-2767 / TJ-4922 / TJ-4929 / TJ-4961 para realizar un blending óptimo en la compañía minera Condestable.
2.7.2. Por su profundidad:
Es de tipo EXPLICATIVA porque se miden las variables y se observa la influencia que tienen el tajo TJ-2767 / TJ-4922 / TJ-4929 / TJ-4961 para realizar un blending óptimo en la compañía minera Condestable.
2.7.3. Ambiente o lugar:
Nuestra investigación de acuerdo a la experimentación es de laboratorio, ya que se corrieron pruebas Batch para la identificación de datos importantes, para el análisis de influencias de los tajos TJ-2767 / TJ-4922 / TJ-4929 / TJ- 4961 y así realizar un blending óptimo en la compañía minera Condestable.
2.7.3. Nivel de investigación:
La investigación corresponde a un nivel EXPERIMENTAL porque está orientada a la solución de problemas prácticos en este caso la obtención de un blending optimo con los tajos TJ-2767 / TJ-4922 / TJ-4929 / TJ-4961. En la compañía minera Condestable.
11 2.7.4. Población:
La población representa a las reservas mineralizadas de la Compañía Minera Condestable, en este caso la población de estudio está compuesto por los tajos TJ-2767 / TJ-4922 / TJ-4929 / TJ-4961. En su forma natural y completa.
2.7.5. Muestra:
Se realizó un muestreo adecuado para la obtención de muestras de cada tajo en cancha de recepción de minerales en el área de planta concentradora, la obtención de cada muestra es aproximadamente de entre 500 – 800 Kg de muestra da cada tajo TJ-2767 / TJ-4922 / TJ-4929 / TJ- 4961.
2.7.6. Técnicas de recolección de datos:
Se aplicaron técnicas de muestreo, técnicas de procesamiento de minerales en laboratorio metalúrgico, técnicas para los cálculos de constantes metalúrgicas de cada mineral, técnicas de ajustes matemáticos de cada prueba y finalmente se recolecta los datos obtenidos del mineral de prueba.
2.7.7. Técnicas de análisis de datos:
Se aplicó el software Excel como herramienta de cálculos matemáticos y estadísticos para correlacionar datos y obtener el modelo que nos indique las variables de importancia del proceso.
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CAPÍTULO III
DESCRIPCIÓN DE LA PLANTA CONCENTRADORA CONDESTABLE
3.1 CIRCUITO DE CHANCADO
El tratamiento de los minerales comienza con la alimentación de mineral proveniente de mina a la tolva de gruesos ya sea por un cargador frontal o directamente descargadas de los volquetes, en la parte superior de la planta a lado de la cancha de minerales se tiene 2 chancadoras de mandíbulas, siendo una de ellas de stand by; la chancadora Sandvik es la principal, ésta tiene una tolva y una parrilla con una abertura de 60 x 50 cm. Los minerales que no pasaron por la parrilla son reducidos de tamaño con un rompedor de bancos. En el chute de descarga de la tolva tiene un alimentador Apron feeder y seguido un grizzly para así alimentar a la chancadora de mandíbulas que tiene un setting de 5” el cual el producto de chancado primario es almacenado en el stock pile de gruesos que tiene una capacidad de 5 000 TMH.
El mineral almacenado en el stock pile se alimenta por medio de fajas transportadoras a la chancadora cónica HP 500 ST (Chancado secundario) que opera con un set de 35 - 38 mm.
El producto de chancado secundario que tiene un tamaño entre 1.0 – 2.0 pulgadas es alimentado por medio de fajas transportadoras a la Zaranda
13 Vibratoria N°5 8’ x 20’ TYCAN, los finos (partículas menores a 18 mm) son enviados al circuito cuaternario, mientras que las partículas gruesas constituyen la alimentación a la chancadora HP 400 ST (chancado terciario) que opera con un rango de set de 17 a 20 mm, el producto de esta etapa se junta con el producto de la etapa cuaternaria y ambos son transportados por medio de fajas al circuito de tamizado cuaternario que consta de 4 zarandas vibratorias de 8’ x 20’ TYCAN de doble piso, operando en paralelo con tolvas de transferencia de forma independiente. Los finos de las zarandas (partículas de tamaño K80 igual a 3.5 mm) son transportados por medio de fajas a las tolvas de finos de molienda y los gruesos son enviados al chancado cuaternario que consta de 4 chancadoras HP 400 SH que trabajan en paralelo con un set de 14 mm, la descarga es retornada al circuito de tamizado, cerrando de este modo el circuito de chancado.
El circuito cuenta con un sistema de colectores de polvo que consta de 04 colectores de polvo marca IAC instalados en el área de zarandas cuaternarias y con 12 filtros insertables marca IAC distribuidos en todo el circuito.
El producto final de chancado (K80 = 3.5 mm) es depositado en las tolvas de finos cuyas capacidades de diseño son de 750 TM la tolva del molino #1 y
#2, de 1,000TM la tolva del molino #3 y de 1,200 TM la tolva del molino del
#4, #5, #6 Y # 7. La capacidad de almacenamiento de producto chancado es de 7300 TM.
3.2 CIRCUITO DE MOLIENDA
En el circuito de molienda se tiene 7 molinos primarios y 1 de remolienda las cuales vienen de los medios de flotación; todos los molinos tienen como carga molturante bolas de acero y como medio de clasificación se utiliza hidrociclones de fondo cónico y zarandas de alta frecuencia que tienen una abertura de 0.23 mm y 0,30 mm, cabe destacar que cada zaranda Derrick son de 5 pisos las cuales tienen una capacidad aproximada de 130 TM/H.
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3.3 CIRCUITO DE FLOTACIÓN COBRE
El circuito comienza con la combinación del under size de las zarandas Derrick y con el over flow de los hidrociclones, las cuales llegan a un cajón con una densidad promedio de 1300 gr/cm3 y con un porcentaje de solidos promedio de 35 %. Todos los bancos de flotación son celdas OK-38; la etapa Rougher es un banco 4 celdas de flotación y de igual manera el Scavenger I, II y III, el banco de Cleaner I son de 3 celdas, mientras que la cleaner II son de 2 celdas de flotación, y por último la Scavenger Cleaner posee 3 celdas.
Las espumas de los Scavenger junto con el “relave del Scv Cleaner” se van a la remolienda (molino Nº 1), siendo las espumas de la Cleaner II el concentrado final, mientras que el relave del banco Scavenger III, el relave final.
Tabla 2. Como reactivos de flotación se utilizan los siguientes:
DOSIFICACION DE REACTIVOS
gr/TM PUNTO DE DOSIFICACION
Colector primario (Aerofloat 1404)
11 Alimentación en molinos primarios
Colector primario (AR- 1238) 12 Celda Rougher OK38 N° 1
Espumante (ER-370) 13 Celda Rougher OK38 N° 1
Colector secundario (Xantato Z-6)
20 Celdas Scv OK38 N°5, OK38 N°9
Espumante (ER-370) 7.5 Celdas Scv OK38 N°5,
OK38 N°9
Sul furo de sodio 1.5 Celda Rougher OK38 N° 5
Cal ( Ph = 10 - 10.5) 800 Celda Cleaner OK8 N° 1
3.4 ESPESAMIENTO Y FILTRADO DE CONCENTRADO
La pulpa de concentrado de Cu con aproximadamente 20-25% de sólidos, ingresa a dos espesadores Denver 25’x10’ donde se separa parte del agua contenida en la pulpa, la descarga de los espesadores que contiene la pulpa densa se bombea usando bombas Galigher 3 ½” a un filtro de discos FIMA 9’ X 7 y a dos filtros de tambor Door Oliver de 8' x 8', estos equipos operan en forma alternada o en simultaneo, su función principal es la eliminación de la mayor cantidad de agua posible contenida en la pulpa de concentrado.El producto de los filtros es un concentrado filtrado que tiene en promedio un 9- 11% de humedad y una ley aproximada de 23 % de Cu, considerando un radio de concentración de 30.5, diariamente se producen aproximadamente
15 250 toneladas de concentrado de cobre que son transportados a los depósitos de Impala en el Puerto del Callao.
3.5 ESPESAMIENTO Y DISPOSICIÓN DE RELAVES
El relave general del proceso está constituido por una pulpa de 27-28 % de sólidos en promedio, esta pulpa es enviada mediante un sistema de bombeo a un espesador Outokumpu High Rate de 70’ x 10’, cuya función principal es separar el agua de los sólidos; el Overflow (agua clarificada) es enviado al tanque de agua recuperada para ser reutilizada en el proceso, mientras el Underflow (relave espesado) con 47 – 48 % de sólidos es transportado por gravedad mediante tubería HDPE a la cancha de relaves N° 4. Para la disposición final de los sólidos previamente clasificado con hidrociclones D20, la fracción fina que contiene la mayor cantidad de agua se deposita al vaso de la relavera, donde se forma un espejo de agua el cual es recupera para ser reutilizada en el proceso; mientras que la fracción gruesa es usada para conformar el muro o dique de la presa.
16 Gráfico 3. Flow sheet planta concentradora condestable
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CAPITULO IV MARCO TEÓRICO
4.1. FUNDAMENTOS DEL BLENDING EN LA PRÁCTICA:
El presente trabajo se fundamenta debido a los diferentes problemas que surgen en las operaciones mineras, en la conformación de Blending adecuado con que alimentarán a las plantas de beneficio metalúrgico. En la unidad minera condestable, se explota un yacimiento polimetálico, donde resulta complejo el Blending de mineral a entregar a Planta Concentradora, debido a sus múltiples tajos, que se reflejan en las variaciones de leyes de cabeza, la dureza, y otras propiedades mineralógicas.
Las variaciones de leyes de cabeza en Planta Concentradora producen alteraciones en el proceso metalúrgico, reflejándose en las calidades y recuperaciones de concentrados (cobre). El mal manejo del Blending, llega a producir rentabilidades bajas para la empresa. La obtención del máximo valor económico de concentrados de mineral de los diferentes tajos de mina está supeditada al Blending de mineral que obtenga las leyes de cabeza, que optimicen el rendimiento metalúrgico económico de Planta Concentradora.
Razón por la cual, el presente estudio y optimización de Blending de los diferentes tajos de la Unidad Minera Condestable, nos lleva a obtener el
18 mayor rendimiento metalúrgico y beneficio económico, utilizando herramientas estadísticas y de programación lineal (Solver), que nos ayudan a obtener las proporciones adecuadas para la generación del Blending.
4.2. MINERALES:
Los minerales por definición son substancias inorgánicas que poseen composición química y estructura atómica definidas.
Los elementos que entran en la composición de los materiales de los yacimientos minerales provienen de las rocas de corteza terrestre exterior o bien de masas fundidas (magmas) que se enfriaron y formaron las rocas ígneas. Originariamente, todos los elementos, salvo los que pueden haber persistido de la primitiva atmósfera, han derivado de magmas o rocas ígneas de la corteza exterior rocosa de la tierra. De los 106 elementos conocidos, sólo 8 están presentes en la corteza terrestre en cantidades superiores a 1%, y el 99.5% de la corteza terrestre.
Los elementos restantes, que constituyen tan sólo el 0.5% de la corteza terrestre, comprenden todas las sustancias preciosas y útiles, tales como el platino, oro, plata, cobre, plomo, zinc, estaño, níquel y otros.
De esta forma es evidente que han sido necesarios diversos procesos geológicos de concentración para juntar estos pocos elementos en depósitos minerales explotables (yacimientos minerales). Los minerales que constituyen la masa de la corteza terrestre también son poco numerosos. Se conocen más de 1600 especies minerales, de las cuales unas 200 están clasificadas como minerales de importancia económica.
4.3. MATERIALES DE YACIMIENTOS METÁLICOS:
Los metales de interés económico se obtienen de diferentes fuentes. La mayor parte del oro existente en el mundo procede de oro nativo; por consiguiente, su separación de los minerales que lo acompañan es un proceso relativamente sencillo, y no planteaba problemas serios de
19 extracción ni siquiera a los antiguos. En cambio, la plata no sólo procede del metal nativo sino también de combinaciones con azufre y otros elementos.
Lo mismo puede decirse del cobre, el plomo, el zinc y la mayoría de los otros metales. La mayor parte del hierro utilizado en la industria se obtiene a partir de combinaciones de ese metal con el oxígeno. De estas sencillas combinaciones se ha abastecido el género humano de los metales deseados durante más de 2000 años.
Tabla 3. Se presentan algunas menas minerales importantes de varios metales.
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4.4. PROCESAMIENTO DE MINERALES
4.4.1.-Algunas propiedades de los minerales:
Dureza:
Se llama dureza la resistencia que ofrece la superficie lisa de un mineral a ser rayada. Como las otras propiedades físicas de los minerales, la dureza depende de la estructura cristalina. Cuanto más fuerte es la fuerza de enlace entre otros átomos, más duro es el mineral. El grado de dureza viene determinado por la observación de la facilidad o dificultad relativa con que un mineral es rayado por otro o por una lima o punta de acero. La dureza de un mineral puede entonces decirse que es su “rayabilidad”. Los minerales que se citan a continuación, dispuestos de menor a mayor dureza, se conocen con el nombre de escala de dureza de Mohs:
1. Talco 6. Ortosa 2. Yeso 7. Cuarzo 3. Calcita 8. Topacio 4. Fluorita 9. Corindón 5. Apatito 10. Diamante
Tenacidad:
La resistencia que un mineral opone a ser roto, molido, doblado o desgarrado, el resumen, su cohesión, se conoce con el nombre de tenacidad.
Frágil. Un mineral que fácilmente se rompe o reduce a polvo.
Maleable. Un mineral que puede ser conformado en hojas delgadas por percusión.
Séctil. Un mineral que puede cortarse en virutas delgadas con un cuchillo.
Dúctil. Un mineral al que se le puede estirar en forma de hilo.
21 Elástico. Un mineral que recobra su forma primitiva al cesar la fuerza que lo ha deformado.
PESO ESPECÍFICO:
El peso específico (G) o densidad relativa de un mineral es un número que expresa la relación entre su peso y el peso de un volumen igual de agua a 4ºC. Si un mineral tiene peso específico 2, ello significa que una muestra determinada de dicho mineral pesa dos veces lo que pesaría un volumen igual de agua. El peso específico de un mineral de composición determinada es constante, y su determinación es, con frecuencia, un valor importante en la identificación de un mineral.
4.4.2.- Chancado de un mineral de cobre:
4.4.2.1.-Trituración:
El chancado es una operación unitaria o grupo de operaciones unitarias en el procesamiento de minerales, cuya función es la reducción de grandes trozos de rocas a fragmentos pequeños. La chancadora es la primera etapa de la reducción de tamaños, generalmente trabaja en seco y se realiza con dos o tres etapas que son: chancadora primaria, secundaria y terciaria. Las chancadoras se diseñan de modo que reduzcan las rocas, de tal manera que todos los fragmentos sean menores que el tamaño establecido, la energía que gasta en la chancadora es convertida en gran parte, en sonido y calor;
por lo que se acepta generalmente, que la eficiencia de chancado es baja;
esta eficiencia puede variar, porque las menas tienen cierta dureza, humedad, contenido de finos, etc.
El chancado se lleva a cabo mediante máquinas que se mueven lentamente en una trayectoria fija y que ejercen presiones inmensas a bajas velocidades, la acción de chancado se aplica sobre la roca por una parte móvil que se acerca y se aleja de una parte fija, el mineral es cogido y presionado entre estas dos partes. Si las deformaciones producidas por las fuerzas aplicadas no exceden el límite elástico del material, entonces no
22 habrá chancado Por otro lado, si se excede el límite elástico en los puntos donde se aplica la fuerza, se producirán grietas y roturas, las cuales originan que la energía de deformación, fluya hacia la superficie y las grietas se propaguen causando fractura.
La importancia del chancado para el procesamiento de minerales, radica en que, mediante ella, es posible liberar los minerales valiosos de los estériles y preparar las superficies y el tamaño de las partículas para procesos posteriores de concentración. El tamaño del producto de la operación de chancado a nivel industrial es del orden de ¾”, ½”, 3/8” y ¼”, dependiendo fundamentalmente de la capacidad de la planta y de las características del mineral.
Clasificación de las Chancadoras:
1. Chancadora Primaria. - La cual tritura tamaños enviados directamente de las minas (rocas de un máximo de 60”) hasta que un producto de 5”. En este tipo se usan chancadoras de Quijadas o Mandíbulas.
2. Chancadora Secundaria. - Que toma el producto de la chancadora primaria y lo reduce a productos de 35 mm a 38 mm. En este tipo se usan las chancadoras cónicas.
3. Chancadora Terciaria. - Que toma el producto de la chancadora secundaria y lo reduce a fragmentos de 17 a 18 mm; los cuales se envían a otras chancadoras cónicas.
4. Chancadora Cuaternaria. - Que toma el producto de la chancadora terciaria y lo reduce a fragmentos de 13-14 mm.
4.4.2.2.-Factores de determinan el rendimiento de las chancadoras:
La eficiencia o rendimiento de las chancadoras primaria, secundaria y terciaria se debe a los siguientes factores:
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A la velocidad de alimentación
Al tamaño del mineral que se alimenta
A la dureza del mineral
A la humedad del mineral
Al tamaño del mineral que se reduce
Al desgaste de los forros
A la potencia de trabajo requerido al control de operación
Insuficiente zona de descarga del triturador
Falta de control en la alimentación
Controles de automatización
4.4.3.- Molienda de un mineral:
MOLIENDA:
La molienda es la operación final de reducción de tamaño o la liberación de las partículas valiosas del mineral, para proceder a su concentración. En esta etapa es necesario reducir su tamaño de 1”, ¾”, ½”, 3/8”, ¼”, hasta un producto de 40 a 80 % de -200 mallas.
La molienda se produce normalmente en tambores rotativos, los mismos que pueden utilizar los siguientes medios de molienda: El propio mineral (molienda autógena) y medios metálicos (barra o bolas de acero). Los medios de molienda o elementos trituradores deben golpearse entre sí, en esto diferencia estas máquinas de las de chancado, en los cuales las superficies triturantes por el mecanismo que las mueve nunca llegan a tocarse. El producto del chancado del mineral, se almacena en la tolva de finos de donde cae por un shute a la faja transportadora que alimenta al molino de barras o bolas. Entre el shute y la faja hay una compuerta para medir la cantidad de mineral que se va a tratar en la planta.
24 Funcionamiento de los molinos Los molinos funcionan girando sobre sus muñones de apoyo a una velocidad determinada para cada tamaño de molienda, cuando el molino gira los elementos de molienda, como las barras o bolas son elevadas por las ondulaciones de las chaquetas o blindajes y suben hasta cierta altura, de donde caen girando sobre sí y golpeándose entre ellas y contra las chaquetas, vuelven a subir y caer sucesivamente. En cada vuelta del molino hay una serie de golpes, estos golpes son los que van moliendo el mineral.
MEDIOS DE MOLIENDA:
Llamado también elementos de molienda, el molino cilíndrico emplea como medios de molienda las barras o bolas, cayendo en forma de cascada para suministrar la enorme área superficial que se requiere para producir capacidad de molienda. Estos cuerpos en movimiento y libres, los cuales son relativamente grandes y pesados comparados con las partículas minerales, son recogidos y elevados hasta un ángulo tal, que la gravedad vence a las fuerzas centrifugas y de fricción. La carga luego efectúa cataratas y cascadas hacia abajo rompiendo de esta manera las partículas minerales, mediante impactos repetidos y continuados, así como por frotamiento.
VARIABLES DE MOLIENDA:
Para que la molienda sea racional y económica hay que considerar las siguientes variables o factores:
1.- Carga de mineral. La cantidad de carga que se alimenta al molino debe ser controlada, procurando que la carga sea lo máximo posible. Si se alimenta poca carga se perderá capacidad de molienda y se gastará inútilmente bolas y chaquetas. Si se alimenta demasiada carga se sobrecargará el molino y al descargarlo se perderá tiempo y capacidad de molienda.
25 2.- Suministro de agua. Cuando el mineral y el agua ingresan al molino forman un barro liviano llamado pulpa, que tiene la tendencia de pegarse a las bolas o barras, por otro lado el agua ayuda a avanzar la carga molida.
Cuando se tiene en exceso la cantidad de agua lava las barras y bolas, y cuando estás caen se golpean entre ellas y no muelen nada. Además el exceso de agua, saca demasiado rápido la carga y no da tiempo a moler, saliendo la carga gruesa. Cuando hay poca agua la carga avanza lentamente y la pulpa se vuelve espesa alrededor de las barras o bolas, impidiendo buenos golpes porque la pulpa los amortigua.
3.- Carga de bolas o barras. Es necesario que el molino siempre tenga su carga normal de medios moledores, porque las barras y bolas se gastan y es necesario reponerlas. El consumo de las barras y bolas dependen del tonelaje tratado, dureza del mineral, tamaño del mineral alimentado y la finura que se desea obtener en la molienda. Diariamente, en la primera guardia debe reponerse el peso de bolas consumidas del día anterior.
Cuando el molino tiene exceso de bolas, se disminuye la capacidad del molino, ya que estas ocupan el espacio que corresponde a la carga. Cuando la carga de bolas está por debajo de lo normal, se pierde capacidad moledora porque habrá dificultad para llevar al mineral a la granulometría adecuada.
4.- Condiciones de los blindajes. Es conveniente revisar periódicamente la condición en que se encuentran los blindajes, si están muy gastados ya no podrán elevar las bolas a la altura suficiente para que puedan trozar al mineral grueso. La carga de bolas y la condición de los blindajes se puede controlar directamente por observación o indirectamente por la disminución de la capacidad de molienda y por análisis de mallas del producto de la molienda.
5.- Tiempo de molienda. La permanencia del mineral dentro del molino determina el grado de finura de las partículas liberadas. El grado de finura está en relación directa con el tiempo de permanencia en el interior del
26 molino. El tiempo de permanencia se regula por medio de la cantidad de agua añadida al molino.
4.4.4.- Flotación de minerales cobre:
FLOTACIÓN DE LOS SULFUROS METÁLICOS
Una parte de los minerales metálicos se encuentra en forma de sulfuro que son fuente importantísima de una serie de metales no ferrosos, tales como cobre, zinc, plomo, níquel, cobalto, molibdeno y otros.
El proceso de flotación fue precisamente descubierto y aplicado en forma industrial por primera vez con este grupo de minerales, de manera que su importancia no es solamente de orden tecnológico y económico, sino también teórico. Los sulfuros metálicos, tienen propiedades fuertemente hidrofóbicas, de manera que junto con los metales nativos, son los minerales más fácilmente flotables. Su flotación, generalmente, no presenta muchas dificultades por cuanto existen buenos colectores selectivos tales como los xantatos, ditiofosfatos y otros sulfhídricos que los separan con gran facilidad y selectividad de sus gangas respectivas.
Los únicos problemas de verdadera importancia práctica que surgen en la flotación de los sulfuros son las separaciones entre ellos mismos. A la flotación selectiva de los sulfuros individuales a partir de concentrados colectivos y a su flotación diferencial es dedicada la mayor parte de las investigaciones en este campo. Un problema de gran envergadura en la flotación de los sulfuros es la influencia de la oxidación sobre su flotabilidad.
Como es sabido, la mayor parte de los afloramientos igual que las capas superiores de los yacimientos se encuentran permanentemente bajo la influencia de la erosión y oxidación por el aire y aguas presentes en dichos yacimientos. Esta oxidación produce óxidos, sulfatos y carbonatos sobre las superficies de los sulfuros, primero, en forma de películas finas y, posteriormente, de grosor considerable hasta que se consumen y transforman en minerales oxidados. Estos tienen una flotabilidad
27 considerablemente inferior y además los colectores conocidos, no poseen la selectividad suficiente para recuperarlos satisfactoriamente de sus gangas.
Aparte de esta oxidación natural se ha observado una parcial que se produce en las labores mineras y en las mismas plantas de concentración.
Estudios detallados de este problema han puesto de manifiesto que las recuperaciones de una planta pueden ser seriamente afectadas si los minerales no se almacenan con cuidado y si quedan por tiempo apreciable en contacto con agentes oxidantes tales como son el aire, la humedad y algunos reactivos químicos. Esto hace necesario racionalizar el manejo de los minerales para evitar pérdidas metalúrgicas. El problema de la oxidación ha adquirido últimamente una nueva dimensión debido a estudios básicos que han puesto en evidencia que en efecto, es necesario una pequeña oxidación para hacer flotables los sulfuros y que solamente la oxidación excesiva es contraproducente.
FLOTACIÓN DE SULFUROS DE COBRE:
El cobre ocupa el primer lugar entre los metales que se recuperan por flotación. La mayor parte proviene de los sulfuros tales como calcopirita, calcosina, bornita, covelina, tenantita, tetraedrita, enargita y varios otros. El resto proviene de minerales oxidados, tales como cuprita, malaquita, azurita, crisocola, calcantita, brochantita y otros. Hablando en forma general, los sulfuros de cobre son minerales de flotabilidad buena y pareja. Su flotabilidad natural empieza a disminuir sólo cuando son afectadas por la oxidación o por algunos fenómenos secundarios como son, por ejemplo, la depresión por lamas y productos de descomposición. Los estudios sobre la flotabilidad relativa de las distintas especies mineralógicas no llevan a conclusiones unánimes. Algunos autores indican que la calcosina, es el mineral más flotable, otros, que flota peor que la calcopirita y la bornita, otros, que la covelina o enargita son más flotables que los demás minerales.
La verdad es, sin embargo, que la flotabilidad de las distintas especies varía de un yacimiento a otro y depende no sólo de sus cambios superficiales sino también de sus condiciones geológicas de formación. Las formaciones
28 primarias y más antiguas, tienen sulfuros de mayor flotabilidad que las formaciones posteriores secundarias, y ya, la de los sulfuros sujetos a la erosión y oxidación queda afectada en forma más notoria.
En este sentido es preciso decir que, por ejemplo, la calcopirita o bornita primarias, igual que la tenantita o tetraedrita del mismo origen, son más flotables que la calcosina, covelina o bornita de origen secundario (enriquecimiento secundario en los cobres porfíricos). Los sulfuros de cobre, normalmente, están acompañados por los de fierro, principalmente en forma de pirita. La cantidad de esta pirita, varía dentro de límites considerables de un yacimiento a otro y puede estar presente en cantidades de 2-3% hasta 15 y 20%. La pirita es también muy flotable, particularmente en circuito ácido.
Ya que existe en una proporción excesiva, generalmente se considera como un producto de desecho, y como acompaña a la mayoría de los sulfuros de cobre, hay que tomarla en cuenta en la metalurgia general de sus minerales.
No es exagerado afirmar que el descubrimiento de un gran número de los reactivos de flotación y de los estudios teóricos 130 generales sobre el proceso se han efectuado con los minerales de cobre. Por esta razón y debido a la gran facilidad de flotación de los sulfuros de este metal, tenemos en este campo una tecnología muy simple y eficiente. En efecto, los minerales sulfurados de cobre flotan sin ninguna dificultad con cualquier colector sulfhídrico y con cualquier espumante.
Tienen gran aceptación como colectores los xantatos, por una parte y los ditiofosfatos y el Z-200 por otra. Los primeros son más económicos, los segundos más eficientes. La flotación de los su/furos de cobre se efectúa normalmente en un circuito alcalino de pH 9, para deprimir la pirita que los acompaña. Si hay problemas serios en la depresión de la pirita, se usa una alcalinidad más alta que puede llegar a pH 11,5 y 12 y la depresión se ayuda con pequeñas cantidades de cianuro. La alcalinidad se produce normalmente con cal, por razones económicas, pero hay casos en que se usa carbonato de sodio.
29 Gráfico 4. Flotación de sulfuros de cobre
REACTIVOS DE FLOTACIÓN:
Los reactivos de flotación son sin duda alguna el componente y la variable más importante del proceso debido a que la flotación no se puede efectuar sin ellos. El número de materiales de alta flotabilidad natural es tan restringido (grafito, talco, azufre y unos pocos más) y su importancia relativa tan limitada que no es posible afirmar que la flotación contemporánea se pueda efectuar sin colectores. Por otra parte, hay que recordar que la flotación no se puede efectuar sin espumantes o modificadores del medio.
De este modo queda establecido que los reactivos de flotación son absolutamente necesarios para cualquier flotación. Siendo un elemento tan indispensable del proceso, los reactivos de flotación lo influyen además con una extraordinaria sensibilidad. No solamente influye el tipo de reactivo que se agrega, sino que también toda la combinación de reactivos (fórmula de flotación), su cantidad relativa y absoluta, punto y método de adición y múltiples otros factores que a veces escapan a una definición precisa. Se ha comprobado que los efectos favorables o desfavorables causados por otras variables (molienda, aireación, densidad de la pulpa, etc.) nunca pueden sobrepasar en su importancia los efectos positivos o negativos de una
