UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ
FACULTAD DE INGENIERÍA METALÚRGICA Y DE MATERIALES
TESIS
“INFLUENCIA DE LAS VARIABLES EN EL PROCESO DE LA FLOTACIÓN DE MINERALES POLIMETALICOS PARA MEJORAR LA PRODUCTIVIDAD DEL CIRCUITO DE ZINC CON
APLICACIÓN DE LOS DISEÑOS EXPERIMENTALES EN LA PLANTA CONCENTRADORA “EL BROCAL””
PRESENTADA POR:
Bach. AUQUI OCHOA, Anthony Alexander
PARA OPTAR EL TITULO PROFESIONAL DE:
INGENIERO METALURGISTA Y DE MATERIALES
HUANCAYO - JULIO 2021
ASESOR
Mg. CÉSAR MARINO BASURTO CONTRERAS
DEDICATORIA
“A mi Madre, esposa e hijos quienes me apoyaron incondicionalmente durante mi formación profesional y también por su apoyo moral en el desarrollo de la presente tesis.”
Anthony
AGRADECIMIENTO
«En primer lugar, mi agradecimiento a Dios por iluminar mi camino, por la vida y las oportunidades brindadas día a día y a todas las personas e instituciones que con su colaboración hicieron posible la realización del presente trabajo de investigación.»
«A la Universidad Nacional del Centro del Perú, institución de la que formo parte, que me brindó la oportunidad para realizar mis estudios.»
«A mis profesores quienes me brindaron sus conocimientos profesionales y valores personales, un sincero agradecimiento.»
«A todo el personal, los trabajadores, los Ingenieros, el personal administrativo de la planta concentradora «El Brocal» de la Sociedad Minera el Brocal S.A.A. por el acceso y uso de datos de producción de la zona de estudio.»
«A mis amigos y compañeros de aula; con quienes compartí momentos agradables en cada una de las clases.»
ÍNDICE
ASESOR ... ii
DEDICATORIA ... iii
AGRADECIMIENTO ... iv
ÍNDICE ... v
ÍNDICE DE TABLAS... viii
ÍNDICE DE FIGURAS ... ix
RESUMEN ... xi
INTRODUCCIÓN ... 13
CAPITULO I DESCRIPCIÓN DEL LUGAR DE ESTUDIO 1.1. UBICACIÓN ... 16
1.2. ANTECEDENTES ... 17
1.3. OPERACIONES EN LA UNIDAD MINERA COLQUIJIRCA ... 18
1.3.1. Tajo norte. ... 18
1.3.2. Marcapunta norte ... 19
1.3.3 Marcapunta oeste ... 20
1.4. AMPLIACIÓN DE LAS OPERACIONES ... 22
1.4.1 Reservas y Mineral Tratado Anual ... 23
1.5. DESCRIPCIÓN DE LA PLANTA CONCENTRADORA ... 24
1.5.1 Planta concentradora N°1 ... 24
1.5.2. Ampliación de Operaciones a 10,000 TMD ... 25
1.5.3. Situación Actual de la Conminación y Flotación ... 26
1.5.4 Circuito de Chancado Actual ... 29
1.5.5 Circuito de Molienda Actual ... 29
1.5.6. Nuevo circuito de chancado y lavado ... 30
1.5.7. Planta de chancadora primaria (18 000 TMSPD) ... 31
1.5.8 Nuevo Circuito de Molienda y Flotación ... 31
1.5 9. Balance Metalúrgico ... 32
1.5.10 Depósitos de relaves de Huacchuacaja. ... 32
1.6. RESEÑA HISTÓRICA ... 33
2.1. “PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA”... 37
2.2. “FORMULACIÓN DEL PROBLEMA” ... 38
2.2.1. “Problema general:” ... 38
2.2.2 Problemas específicos ... 38
2.3. FORMULACIÓN DEL OBJETIVO ... 39
2.3.1. Objetivo general ... 39
2.3.2. Objetivos específicos ... 39
2.4. JUSTIFICACIÓN ... 40
2.4.1 Justificación teórica. ... 40
2.4.2. Justificación práctica ... 40
2.4.3. Justificación económica. ... 40
2.4.4. Justificación social. ... 41
2.5. FORMULACIÓN DE LA HIPÓTESIS ... 41
2.5.1. Hipótesis general:” ... 41
2.5.2. Hipótesis específicos ... 41
2.6. VARIABLES DE LA INVESTIGACIÓN ... 42
2.6.1. Variable Independiente ... 42
2.6.2. Variable Dependiente... 42
2.6.3. Indicadores de las variables de la investigación ... 42
2.6.3.1. Indicadores de la Variable Independiente ... 42
2.6.3.2. Indicadores de la Variable Dependiente ... 42
CAPITULO III MARCO TEÓRICO DE LA INVESTIGACIÓN 3.1. ANTECEDENTES ... 43
3.1.1 Antecedentes nacionales: ... 43
3.1.2 Antecedentes internacionales: ... 47
3.2. TEORÍA BÁSICA ... 53
3.2.1 Las variables en el proceso de la flotación de minerales polimetálicos... 53
3.2.1.1. Flotación de minerales ... 58
3.2.1.2 Diseños Experimentales. ... 59
3.2.2 Mejora de la recuperación del zinc... 59
3.2.2.1 Flotación de minerales sulfurados de zinc. ... 62
3.2.3.1 El colector Xantato Isopropílico de sodio ... 66
3.2.3.2 El colector R -405... 67
3.2.3.3 El sulfato de cobre. ... 67
3.2.3.4 El pH. ... 67
CAPITULO IV RESULTADOS DE LAS PRUEBAS EXPERIMENTALES Y DISCUSIÓN DE LOS RESULTADOS 4.1. ANTECEDENTES Y JUSTIFICACIÓN... 69
4.2. SELECCIÓN Y PREPARACIÓN DEL MINERAL. ... 70
4.3. DETALLES DEL ESTUDIO METALÚRGICO ... 70
4.3.1. Identificación del mineral ... 70
4.3.2. Equipos utilizados en laboratorio metalúrgico ... 71
4.3.3. Preparación de reactivos ... 71
4.4. RANGO DE VARIABLES ... 71
4.4.1. Variable X1 (Sulfato de cobre): ... 72
4.5. PLANTILLA DE DISEÑO EXPERIMENTAL ... 72
4.6. EVALUACIÓN DE LOS COEFICIENTES CODIFICADOS ... 74
4.6.1 Diagrama de Pareto de efectos estandarizados. ... 75
4.7. ETAPA DE OPTIMIZACIÓN EN LA RECUPERACIÓN DE ZINC ... 75
4.8. PRUEBAS DE FLOTACIÓN PARA REALIZAR EL DISEÑO DE OPTIMIZACIÓN EN LA RECUPERACIÓN DE ZINC. ... 76
4.8.1 Esquema de las pruebas de optimización... 76
4.9. BALANCES METALÚRGICOS DE LAS PRUEBAS ... 77
4.10. OBTENIENDO LA OPTIMIZACIÓN EN LA RECUPERACIÓN DE ZINC EN EL SOFTWARE MINITAB ... 81
4.11 RECUPERACIÓN DE Zn UTILIZANDO EL COLECTOR R-405 EN PLANTA CONCENTRADORA. ... 83
4.12 DISCUSIÓN DE RESULTADOS ... 84
CONCLUSIONES ... 85
RECOMENDACIONES ... 86
BIBLIOGRAFÍA ... 87
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 1. Dosis según la prueba ... 50
Tabla 2. Dosificación de reactivos ... 50
Tabla 3. Ensayes Químicos ... 70
Tabla 4. Rango de las variables. ... 72
Tabla 5. Plantilla Diseño Experimental codificada y real ... 73
Tabla 6. Resultados de las pruebas experimentales y su análisis con el diseño factorial ... 73
Tabla 7. Resultados de las pruebas experimentales y su análisis con el diseño factorial ... 74
Tabla 8. Resumen de las recuperaciones de la optimización del Zinc ... 79
Tabla 9. Parámetros de optimización ... 81
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1. Ubicación de los Sectores de la Unidad de Producción Colquijirca .. 16
Figura 2. Tajo norte ... 19
Figura 3. Marcapunta norte ... 19
Figura 4. Marcapunta oeste. ... 20
Figura 5. Mina San Gregorio ... 21
Figura 6. Minas en la ampliación de las operaciones ... 22
Figura 7. Reservas de mineral tratadas anualmente ... 23
Figura 8. Capacidad de tratamiento diario... 23
Figura 9. Planta concentradora No 1 Optimización de Operación a 7000 TMD 24 Figura 10. Planta Concentradora No 1. Equipos: Molino de Bolas - 16.5’ 3’ y Molino de Bolas - 16.5’ x 22.6’... 24
Figura 11. Zarandas de Alta Frecuencia ... 25
Figura 12. Planta concentradora No 2 - Primera Fase: 3,000 TMD ... 25
Figura 13. Planta Concentradora No 2 – Fase I- equipos ... 26
Figura 14. Curva de liberación de la galena ... 28
Figura 15. Curva de liberación de la esfalerita ... 28
Figura 16. Circuito de chancado actual. ... 29
Figura 17. Circuito de molienda actual. ... 29
Figura 18. Circuito de chancado y lavado ... 30
Figura 19. Chancadora de rodillos ... 30
Figura 20. Planta de chancadora primaria (18 000 TMSPD ... 31
Figura 21. Nuevo circuito de molienda y flotación ... 31
Figura 22. Comparación de Escenarios –Actual y Futuro ... 32
Figura 23. Depósitos de relaves de Huacchacuaja ... 32
Figura 24. Presa de relaves Huacchuacaja ... 33
Figura 25. Flotación del mineral de zinc ... 63
Figura 26. Variación del potencial-zeta en función del pH... 65
Figura 27. Efectos estandarizados ... 74
Figura 28. Diagrama de efectos estandarizados ... 75
Figura 29. Esquema de las pruebas de optimización del zinc ... 76
Figura 32. Dosificación del reactivo colector de zinc R-405 - A ... 82 Figura 33. Dosificación del reactivo colector de zinc R-405 – B ... 82 Figura 34. Dosificación del reactivo colector de zinc R-405 - C ... 83 Figura 35. Recuperación de Zn utilizando el colector R-405 en Planta
Concentradora. ... 83
RESUMEN
Al presentar esta tesis cuyo objetivo principal optimizar la “recuperación de zinc en la segunda etapa de flotación de minerales polimetálicos de la empresa Sociedad minera El Brocal” donde su recuperación promedio de Zinc, hasta antes del estudio era de 85%. En la planta concentradora se realizaron dos muestreos la primera de mineral fresco en la faja que alimenta a la molienda primaria y para el diseño de optimización, Se programaron “una serie de pruebas con el relave del circuito de bulk con el objeto de optimizar las dos variables principales; CuSO4 y colector R-405, los rangos en los que fueron evaluados se determinaron de acuerdo a la serie de pruebas preliminares durante el estudio experimental”. (p.45)
Las aplicaciones con trascendentales definiciones sobre las activaciones y depresiones en el sulfuros de zinc y hierro; las nuevas aplicaciones de los criterios en las flotaciones Flash y los usos de unas plantillas de diseños experimentales para implantar si un “nuevo colector podría ser la alternativa de reemplazo del colector convencional Z-11 en flotación, se conoce que el colector R-405 es un reactivo cada vez más importante en la flotación por su función de activación de esfalerita (ZnS)” y “depresión de fierro (FeS2); pero es necesario investigar alternativas que puedan reemplazarlo debido al costo de procesamiento, ya que con el uso del reactivo propuesto, por su menor costo, se estaría incrementando la rentabilidad.”
“Para el estudio se aplicó la técnica de los diseños experimentales, en primer lugar, un diseño factorial 23 para estudiar tres variables, que según un
(3) y el pH; la significancia estadística se determinó por regresión lineal con el valor t-student y la función respuesta fue Recuperación del Zn en el concentrado del Zinc.”
“El resultado del estudio de flotación Batch muestra estadísticamente que el colector R-405 es una clara alternativa para reemplazar paulatinamente a el xantato z-11 como reactivo colector del zinc;” eliminar o “reemplazar parcialmente al z-11 de la fórmula de reactivos de flotación es y será una tarea permanente de la investigación en los laboratorios de investigación metalúrgica.
Después de realizado las pruebas experimentales con aplicación de diseño factorial 23 las variables son significativas si p<0.05, de acuerdo al análisis se tiene que CuSO4 y R-405 son significativas y las más influyentes. Por lo tanto, para las etapas de optimizaciones en las recuperaciones de zinc, se utilizaron los diseños hexagonales para evaluarse la variable; sulfato de cobre (Lb/TM) y colector R-405 (Lb/TM). Siendo estas las variables más importantes que afectan el proceso de flotación de zinc en su recuperación. Para ello se hizo uso del software minitab para realizar la optimización en la recuperación de zinc, el cual consta de 11 pruebas experimentales en laboratorio. Y al final se llega a una recuperación del zinc por encima del 88%.
“Para que el trabajo sea más didáctico se dividió en cuatro capítulos; el primer capítulo trata sobre conocimiento general del lugar de estudio donde se trata de la descripción de la Empresa minera y obviamente la planta concentradora,” el “segundo capítulo trata acerca del diseño de la investigación, el tercer capítulo acerca del marco teórico de la investigación y el cuarto capítulo sobre las pruebas experimentales sus resultados y la discusión de la misma.”
EL AUTOR
INTRODUCCIÓN
Sociedad Minera El Brocal S.A.A. en su unidad minera Colquijirca, ubicada en el Distrito de Tinyahuarco, Provincia de Cerro de Pasco, realizan los trabajos de obtención bajas en los métodos de tajos abiertos en las minas denominadas Tajo Norte y subterránea en la mina Marca punta Norte.
La Planta Concentradora, es: “una instalación industrial que utiliza el proceso de flotación selectiva para lograr la concentración de la mineralización económica proveniente de las minas Tajo Norte o Marcapunta Norte. Se encuentra ubicada en Huaraucaca, a 7.5 Km. del tajo abierto y tiene una capacidad instalada de tratamiento de 18,000 toneladas métricas por día. a Planta Concentradora, esta una a 7.5 Km. del tajo abierto y tiene una capacidad instalada de tratamiento de 18,000 toneladas métricas por día”.
El Brocal es una empresa minera dedicada a la extracción, concentración y comercialización de minerales polimetálicos: plata, plomo, zinc y cobre. La empresa realiza sus operaciones en las Unidades Mineras de Colquijirca y la Planta Concentradora de Huaraucaca, localizadas en el distrito de Tinyahuarco, provincia de Pasco, departamento y región de Pasco, Perú. Sus oficinas administrativas están localizadas en el distrito de San Isidro, en la ciudad de Lima, Perú.
obtener la máxima cantidad de información con pocas pruebas. El tiempo y los costos son reducidos considerablemente por el uso de estos métodos estadísticos que son aplicados en la investigación industrial (Castro, 2005). En la metalurgia extractiva actualmente el proceso de flotación es muy importante y es el principal responsable del nivel de producción de concentrados hoy en día (Novoa & Vargas, 2013).”
Esta tesis se fundamenta en optimizarse las recuperaciones de Zinc, en las 2° etapas de flotaciones en el mineral en las plantas concentradoras “El Brocal”, el uso de variable influyente como las dosificaciones de sulfatos en cobres y los reactivos colectores R-405.
“En un proceso de optimización primero se tiene que definir correctamente un criterio de optimización; en conclusión, determinar lo que se va a optimizar (Valverde, 1992). Para lograr podrá definir que la flotación de minerales es un proceso de concentración de minerales donde se separa el mineral valioso de la ganga(estéril), la separación se logra con un tratamiento físico-químico que modifica la tensión superficial del mineral (Tecsup, 2006). La tensión superficial disminuye, y en consecuencia se facilita la formación de espuma, así como se la hace más estable. La espuma está formada por un conjunto de burbujas de aire, que se forman más fácilmente cuanto menor es la tensión superficial del medio en que se intenta crear (Otero, 1976).”
EL AUTOR
CAPITULO I
DESCRIPCIÓN DEL LUGAR DE ESTUDIO
1.1. UBICACIÓN
La “Sociedad Minera El Brocal S.A.A. es el titular de las actividades mineras y metalúrgicas que se vienen desarrollando desde el año 1956 en la Unidad Minera Colquijirca, ubicada en el Distrito de Tinyahuarco Provincia de Pasco, Región de Pasco, a 296 km de la ciudad de Lima y a 4300 msnm , comprende dos sectores cuyas ubicaciones mineras se muestran en el siguiente cuadro:”
Según Rizzo (1995) dice: “Sociedad Minera El Brocal S.A.A. en su unidad minera Colquijirca, Tinyahuarco – Cerro de Pasco, realiza sus operaciones de explotación bajo el método de tajo abierto en la mina denominada Tajo Norte y subterránea en la mina Marcapunta Norte”.
(p.45)
1.2. ANTECEDENTES
El 7 de mayo de 1956, en la ciudad de Lima, se constituyó con plazo indeterminado de operación la Sociedad Minera El Brocal S.A. (El Brocal). En la Junta Obligatoria Anual de Accionistas, del 20 de febrero de 2003, se acordó por unanimidad adaptar la empresa al régimen de Sociedad Anónima Abierta.
El Brocal es una empresa minera dedicada a la extracción, concentración y comercialización de minerales polimetálicos: plata, plomo, zinc y cobre. La empresa realiza sus operaciones en las Unidades Mineras de Colquijirca y la Planta Concentradora de Huaraucaca, localizadas en el distrito de Tinyahuarco, provincia de Pasco, departamento y región de Pasco, Perú. Sus oficinas administrativas están localizadas en el distrito de San Isidro, en la ciudad de Lima, Perú.
El Brocal explota dos minas contiguas: Tajo Norte, operación a tajo abierto que produce minerales de plata, plomo y zinc; y Marcapunta-Norte,
una capacidad instalada de tratamiento de 18,000 toneladas métricas por día. El Brocal cuenta asimismo con toda la infraestructura asociada requerida, como centrales hidroeléctricas, sub estaciones, talleres, almacenes, canchas de relaves, planta de tratamiento de aguas ácidas, viviendas y oficinas administrativas.
La competitividad en la industria minera se caracteriza por la habilidad de los operadores de producir concentrados o metal a bajo costo, debido a que las empresas no tienen capacidad de influir en los precios de venta. En ese sentido, El Brocal cuenta con ventajas competitivas significativas, como son: ser titular de importantes yacimientos mineros, tener acceso a infraestructura (energía, transporte, etc.) y contar con mano de obra calificada, entre otras.
1.3. OPERACIONES EN LA UNIDAD MINERA COLQUIJIRCA 1.3.1. Tajo norte.
Las minas Tajo Norte, son operaciones a los tajos abiertos que se extraen el mineral los contenidos polimetálicos, conformados fundamentalmente según Ayres (2011) dijo: “por sulfuros de plata, plomo, zinc y cobre; constituido principalmente por galena, esfalerita y en menor proporción por galena argentífera, y enargita; y la ganga está constituida por pirita, baritina, hematina y siderita. La mineralización se presenta en capas paralelas a la estratificación, alternando con horizontes de calizas, margas y tufos que forman un sinclinal (Flanco Principal) y un anticlinal”. (p.234)
Figura 2. Tajo norte
1.3.2. Marcapunta norte
La mina Marcapunta Norte, es una operación subterránea que explota minerales de cobre consistente principalmente de enargita y en cantidades menores de calcocita, calcopirita, tennantita, luzonita, colusita y bismutinita; y la ganga incluye principalmente pirita, cuarzo, alunita, caolinita y arcillas. La mineralización está alojada en rocas carbonatadas alternando con horizontes arcillosos y la geometría del yacimiento se presenta paralela a la estratificación.
1.3.3 Marcapunta oeste
El proyecto Marcapunta Oeste, es un yacimiento estratoligado de Cu-Au-As; constituido por mantos horizontales a sub-horizontales y por cuerpos irregulares de brechas, confinados en un horizonte prospectivo, cuyo espesor varía entre los 20 m y 100 m. Está ubicado entre los sedimentos del Grupo Mitu en la base, y las rocas volcánicas dacíticas en la parte superior. Este horizonte presenta mineralización de enargita-pirita, gradando a covelita-calcopirita-digenita-calcosita, con una ganga de alunita- cuarzo. Se inicia aproximadamente en la cota 4,082 m.s.n.m. y continúa en profundidad. Según el modelo geológico, debe llegar aproximadamete a la cota 3,900 m.s.n.m.
Hasta el año 2012 se realizaron diversas campañas de exploración, las mismas que representan un total de 3,837m., de labores subterráneas. De estas, 2,180m corresponden a labres de acceso (rampa), 1,657 m. a galerías de exploración y 105,029.20m a perforación diamantina.
Tabla 1 Recursos minerales (Cut off 0.5 % Cu)
RECURSOS
MINERAL (TMS)
Cu (%)
Au (gr/TM)
As (%) Zona de calcosita 17,671,223 1.45 0.34 0.059 Zona de Enargita 31,304,129 1.24 0.74 0.379
Zona mixta 26,705,028 1.12 0.59 0.152
Recursos Cobre 75,680,380 1.25 0.60 0.224
Figura 5. Mina San Gregorio
Tabla 2 Recursos minerales mina San Gregorio RECURSOS MINERAL
(TMS)
Ag (oz/TM)
Pb (%)
Zn (%) Recursos de Zinc 79'933,811 0.308 1.528 5.223
1.4. AMPLIACIÓN DE LAS OPERACIONES
Según Reid (1983) menciona que: “El Brocal ha organizado sus planes de crecimiento dentro de un portafolio de proyectos que responde a un Plan Estratégico que busca el desarrollo sostenible en el tiempo de nuestra empresa. El Programa de Ampliación de Operaciones aprobado en agosto de 2008, empezó a desarrollarse intensamente en el año 2009.
La empresa busca incrementar la capacidad de producción de mineral actual de 5,500 TMD a 18,000 TMD, a través de la explotación y procesamiento del mineral de las ampliaciones de las minas Tajo Norte y Marcapunta Norte”. (p.231)
Figura 6. Minas en la ampliación de las operaciones
1.4.1 Reservas y Mineral Tratado Anual
Figura 7. Reservas de mineral tratadas anualmente
Figura 8. Capacidad de tratamiento diario.
1.5. DESCRIPCIÓN DE LA PLANTA CONCENTRADORA
Cuentas con accesos directos de los ferrocarriles, donde utilizaron dichos medios para los transportes del concentrado en los puertos como el Callao o a las refinerías de La Oroya y Cajamarquilla.
1.5.1 Planta concentradora N°1
Figura 9. Planta concentradora No 1 Optimización de Operación a 7000 TMD
Figura 10. Planta Concentradora No 1. Equipos: Molino de Bolas - 16.5’
3’ y Molino de Bolas - 16.5’ x 22.6’
Figura 11. Zarandas de Alta Frecuencia
1.5.2. Ampliación de Operaciones a 10,000 TMD
Figura 12. Planta concentradora No 2 - Primera Fase: 3,000 TMD
Figura 13. Planta Concentradora No 2 – Fase I- equipos
1.5.3. Situación Actual de la Conminación y Flotación Arcillas :
El alto contenido de arcillas ocasiona que el mineral se “apelmace”
y no discurra con fluidez en las chancadoras. Problema se acentúa en época de lluvias, afectando la producción de la Concentradora.
Afectan adversamente la flotación, reducen la selectividad de los concentrados, ocasiona pérdidas de recuperación por el fenómeno de “slime coating”. También son arrastradas mecánicamente por las espumas afectando el grado el concentrado, generan alto consumo de reactivos.
GRAFITOS :
Tiene un efecto perjudicial en el proceso por flotar junto con el plomo afectando el grado, la eliminación de los grafitos antes de la flotación del plomo causan perdidas de recuperación por arrastrar importantes valores de plomo y zinc.
SALES SOLUBLES:
Se debe la abundancia de goslarita y melanterita en el mineral. son perjudiciales por afectar la selectividad de los concentrados y causar perdidas de recuperación por activación de y desplazamiento de los valores.
ÓXIDOS:
Especialmente de zinc que se presenta como solución solida en siderita (carbonato de fierro). El porcentaje promedio de estos carbonatos es 24 %. Genera importante pérdida de recuperación de zinc.
Figura 14. Curva de liberación de la galena
Figura 15. Curva de liberación de la esfalerita
1.5.4 Circuito de Chancado Actual
Figura 16. Circuito de chancado actual.
1.5.5 Circuito de Molienda Actual
1.5.6. Nuevo circuito de chancado y lavado
Figura 18. Circuito de chancado y lavado
Figura 19. Chancadora de rodillos
1.5.7. Planta de chancadora primaria (18 000 TMSPD)
Figura 20. Planta de chancadora primaria (18 000 TMSPD
1.5.8 Nuevo Circuito de Molienda y Flotación
1.5 9. Balance Metalúrgico
Figura 22. Comparación de Escenarios –Actual y Futuro
1.5.10 Depósitos de relaves de Huacchuacaja.
Figura 23. Depósitos de relaves de Huacchacuaja
Figura 24. Presa de relaves Huacchuacaja
1.6. RESEÑA HISTÓRICA
Según minera la pagina minera el Brocal (2015) dice: “Los orígenes de nuestra empresa yacen desde la época preincaica. Se sabe que la tribu de los Tinyahuarcos, extraían la plata de las faldas del cerro ubicado frente a Puntac-Marca, que por poseer abundancia y calidad desde aquellos tiempos era conocido como GOLGUE (plata), JIRCA (cerro), hoy Colquijirca, es decir cerro de la plata. La historia nos cuenta que cuando hubo que pagar el rescate del Inca Atahualpa, se recibió la orden de enviar a Cajamarca toda la existencia almacenada de minerales preciosos que se tenían en Golguejirca”. (p.1)
Las rutas periódicas desde su inicio se orientaron de la siguiente
ciudadano español Manuel Clotet, fue cedida a su yerno, Eulogio Fernandini. 1974, se paraliza la explotación subterránea convencional, y se intensifica el desbroce del tajo abierto, elevando la producción a 580 y posteriormente hasta las 1,000 TMD. Entre 1980 y 1981, se incrementan las actividades en el tajo abierto, lográndose producir 1,500 TMD de mineral. En 1990 y 1991, se tratan 1,750 TMD y 2,000 TMD de mineral respectivamente, proveniente de los tajos Principal y Mercedes- Chocayoc. 1994, se inicia un programa agresivo de exploraciones a través de perforaciones diamantinas, lo cual permitió identificar y cuantificar los Proyectos San Gregorio y Marcapunta. En noviembre de 1996, la planta concentradora de Huaraucaca comienza con la flotación selectiva de zinc, plata y plomo. Al mismo tiempo, la producción llega hasta 2,200 TMD. El 14 de abril del 2003, la empresa se convirtió en Sociedad Anónima Abierta y su razón social se modificó a Sociedad Minera El Brocal S.A.A. 2007, la capacidad instalada de la planta concentradora Huaraucaca es de 5,500TMD. 2009-2014, El Programa de ampliación de operaciones aprobado en agosto del 2008 por el Directorio, consistente en incrementar la capacidad de producción de mineral a 18,000 TMD, empezó a desarrollarse en el año 2009, consolidándose en el 2014 la operación de la Planta 1 a niveles de 7,000 TMD y de la Planta 2 a 11,000 TMD, contando con una capacidad instalada de 18,000 toneladas métricas por día”.
-En estos años la “Sociedad Minera El Brocal” han dado saltos grandes y un grandes crecimientos en su empresa y es una de las más organización minera mediana trascendental del Perú.
1.7. VISIÓN, MISIÓN Y VALORES a) Visión
“El Brocal es una empresa minero metalúrgica moderna, que opera con rentabilidad en sus inversiones; cuenta con amplios recursos y reservas de mineral que garantizan su sostenibilidad y crecimiento en el mediano y largo plazo, en base a nuevas operaciones mineras que opera con responsabilidad para con su entorno”.
b) Misión
“Producir concentrados minerales y metales, garantizando la creación de valor para los accionistas. Realizar actividades de exploración, asegurando la continuidad del proceso de explotación del mineral, generando oportunidades de desarrollo para nuestros colaboradores y las comunidades del entorno. Mantener el compromiso de operar y desarrollar nuestros proyectos con innovación, eficacia, seguridad, responsabilidad social y ambiental y buen gobierno corporativo”.
c) Valores
Integridad: Para que nuestras acciones se desarrollen con entereza moral y probidad. Respeto: Para afianzar nuestra relación con los Grupos de Interés y velar por la preservación del medio ambiente. Lealtad: Para afirmar nuestro compromiso con la empresa y sus integrantes.
Laboriosidad: Para realizar las tareas con esmero y hacer algo más que cumplir con lo imprescindible, lo obligatorio o lo mínimo necesario.
Honestidad: Para comportarnos y expresarnos con sinceridad y coherencia, respetando los valores de la justicia y la verdad.
Transparencia: Para informar de manera objetiva y oportuna, acerca de nuestras actividades. Solidaridad: Para coadyuvar al desarrollo sostenible del entorno”.
1.8. LA GESTIÓN EMPRESARIAL
Según Quiroz (1986) dice: “Nuestro crecimiento económico está soportado por un ambiente de operaciones responsable y de progreso social. En el día a día estamos comprometidos con la solución de problemas que se presentan en el aspecto económico, ambiental y social, tomando acción para encontrar las soluciones adecuadas y que estas sean comunicadas oportunamente”. (p.56)
CAPITULO II
“DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN”
2.1. “PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA”
El problema radica básicamente en la baja productividad del circuito zinc, originado por las bajas recuperaciones de zinc en el concentrado de zinc, ya que durante el último año de producción del 2019 no se ha llegado a superar los 85% y de la misma manera la baja calidad del mismo, por las leyes bajas que se vienen consiguiendo en dicho circuito, por lo tanto, es preocupante seguir trabajando así para la empresa porque no se está cumpliendo con la meta trazada al principio del año, , por lo que estamos convencido que revirtiendo esta problemática se lograra incrementar la productividad y por ende mejorar la rentabilidad que es el objetivo de toda empresa minera.
El presente proyecto está orientado a ello, por lo que nos planteamos un plan de trabajo, después de haber realizado una evaluación preliminar, seguidamente en base a ello se realizaran pruebas
siendo el objetivo principal evaluar las variables que afectan al proceso de flotación de zinc a nivel de laboratorio, y para ello haremos uso; de los diseños experimentales primeramente del diseño factorial 23 para evaluar y determinar las variables de mayor influencia en el proceso de flotación del zinc, para posteriormente optimizar el proceso con el uso del diseño hexagonal que nos permitirá determinar la variable más importante que tienen mayor influencia en la recuperaciones del, además nos permitirá determinar el reactivo colector adecuado del zinc, el valor optimo del PH y la cantidad adecuada del sulfato de cobre. en la flotación de zinc estas variables que creemos que son las más importantes hipotéticamente, determinadas después de una evaluación preliminar, serian tres: el R-405 como colector del zinc, el PH por encima de 9 y el sulfato de cobre como el activador del zinc,
2.2. “FORMULACIÓN DEL PROBLEMA”
2.2.1. “Problema general:”
¿Cómo influye las variables en el proceso de la flotación de minerales polimetálicos en mejorar la productividad del circuito de zinc con aplicación de los diseños experimentales en la planta concentradora “El Brocal”?
2.2.2 Problemas específicos
¿Cómo influye el uso del R-405 como colector en la mejora de la productividad del circuito de zinc con aplicación de los diseños experimentales en la planta concentradora “El Brocal”?
¿Cómo influye el valor del PH de la pulpa en la mejora de la productividad del circuito de zinc con aplicación de los diseños experimentales en la planta concentradora “El Brocal”?
¿Cómo influye el valor optimo del sulfato de cobre en la mejora de la productividad del circuito de zinc con aplicación de los diseños experimentales en la planta concentradora “El Brocal”?
2.3. FORMULACIÓN DEL OBJETIVO 2.3.1. Objetivo general
Determinar la influencia de las variables en el proceso de la flotación de minerales polimetálicos en mejorar la productividad del circuito de zinc con aplicación de los diseños experimentales en la planta concentradora “El Brocal”
2.3.2. Objetivos específicos
Determinar la influencia del reactivo R-405 como colector en la mejora de la productividad del circuito de zinc con aplicación de los diseños experimentales en la planta concentradora “El Brocal”.
Determinar la influencia del valor del PH de la pulpa en la mejora de la productividad del circuito de zinc con aplicación de los diseños experimentales en la planta concentradora “El Brocal”.
Determinar la influencia el valor optimo del sulfato de cobre en
aplicación de los diseños experimentales en la planta concentradora “El Brocal”.
2.4. JUSTIFICACIÓN
2.4.1 Justificación teórica.
“El proyecto de investigación metalúrgica mediante proceso de flotación de minerales, está dirigido a todas las empresas mineras del Perú, que en muchos casos cuentan con problemas operacionales por contar con minerales de distintas características en sus minas, se podría afirmar que cada mina tiene sus propios problemas”. (Currie, 1984).
2.4.2. Justificación práctica
“Para lograr optimizar la recuperación de zinc, se realiza pruebas experimentales en laboratorio metalúrgico y la aplicación del diseño hexagonal”. (Currie, 1984).
2.4.3. Justificación económica.
“Actualmente el negocio de los concentrados polimetálicos de plomo y zinc no son tan alentadores por la baja cotización en el mercado internacional lo cual incentiva buscar métodos de optimización mediante la investigación metalúrgica para lograr incrementar la recuperación de sus concentrados y poder generar un margen de utilidades rentables”. (Currie, 1984).
2.4.4. Justificación social.
“En el aspecto social las nuevas tecnologías para procesar minerales con leyes marginales benefician a las comunidades de influencia directa e indirecta por garantizar el empleo local y ampliar el tiempo de vida de la mina. También garantizan el desarrollo de la comunidad para las futuras generaciones”. (Currie, 1984).
2.5. FORMULACIÓN DE LA HIPÓTESIS 2.5.1. Hipótesis general:”
Las variables del proceso de la flotación de minerales polimetálicos influyen significativamente en mejorar la productividad del circuito de zinc con aplicación de los diseños experimentales en la planta concentradora “El Brocal”.
2.5.2. Hipótesis específicos
El reactivo R-405 como colector del proceso de flotación influye significativamente en la mejora de la productividad del circuito de zinc con aplicación de los diseños experimentales en la planta concentradora “El Brocal”.
El valor del PH de la pulpa del proceso de flotación influye significativamente en la mejora de la productividad del circuito de zinc con aplicación de los diseños experimentales en la planta concentradora “El Brocal”.
circuito de zinc con aplicación de los diseños experimentales en la planta concentradora “El Brocal”.
2.6. VARIABLES DE LA INVESTIGACIÓN 2.6.1. Variable Independiente
Las variables del proceso de la flotación de minerales polimetálicos
2.6.2. Variable Dependiente
La mejora de la productividad del circuito de zinc.
2.6.3. Indicadores de las variables de la investigación 2.6.3.1. Indicadores de la Variable Independiente
“Colector R-405”
“El pH de la pulpa.”
“El reactivo depresor sulfato de cobre”
2.6.3.2. Indicadores de la Variable Dependiente
“Porcentaje de recuperación de zinc.”
“Porcentaje de la ley de los concentrados de zinc.”
CAPITULO III
MARCO TEÓRICO DE LA INVESTIGACIÓN
3.1. ANTECEDENTES
3.1.1 Antecedentes nacionales:
Castro Chamorro, J., (2004), tesis titulada “Optimización del proceso de flotación de concentrado de zinc en la Compañía Minera Yauliyacu S.A. mediante diseños experimentales”, donde dice: “llega a las siguientes conclusiones: El trabajo se ha realizado en la Planta Concentradora de la Empresa Minera Yauliyacu S.A., el cual tiene por objetivo la evaluación Metalúrgica de los parámetros que intervienen en el proceso de flotación de minerales en el circuito de zinc, para poder solucionar los problemas de alto contenido de Fe en el concentrado de zinc y minimizar los contenidos de zinc que se van al relave”. (p.98)
Meza Chacpa, L., (1919), su trabajo de investigación:
Iscaycruz – Oyon, Lima – 2019”, se manifiesta los siguiente: “La producción obtenida en el año 2018, cayó significativamente respecto del año 2017, debido principalmente a la operación de dos meses de la Unidad Iscaycruz, dado su cierre temporal ocurrido a fines de febrero. Por su parte, la Unidad Minera Yauliyacu (que se mantuvo operativa durante todo el año), cumplió satisfactoriamente con sus programas y metas de producción”. (p.122)
Inga Paucar, A. (2020); En su investigación titulada:
“Optimización en la recuperación de zinc de minerales polimétalicos mediante el proceso de flotación en la empresa mines and metals trading Perú- Huancavelica”. En su investigación dice:
“En la que asevera y concluye que El presente trabajo de investigación tuvo como objetivo principal optimizar la recuperación de zinc en la segunda etapa de flotación de minerales polimetálicos de la empresa Mines and Metals Trading Perú donde su Recuperación promedio anual de Zinc es de 82%”. (p.132)
Cortez Marcelo, C., (2019), en su investigación titulada:
“Flotación de zinc sin el uso de cal para la recuperación de concentrado de zinc, en la Unidad de Producción Andaychagua - Compañía Minera Volcan S.A.A.- 2019”, tesis válida para optar el título profesional de Ingeniero Metalurgista, de la Universidad
“Daniel Alcides Carrión” de cerro de Pasco, donde manifiesta lo siguiente: “Un proceso de flotación de zinc Sin Cal. (CaO) La cual se basa en la filosofía de seleccionar y optimizar el reactivo colector adecuado que permita una flotación suficientemente selectiva para
No utilizar un depresor y así también mejorar la alcalinidad del pH en el relave. Para ello se consideró a la planta Concentradora de minerales de Andaychagua de 3000 TMH/d, una planta de mediana minería para así poder aplicar según los resultados dados en plantas de gran minería o altos tonelajes de producción”.
Alvarado Dávila, C.M. Y Plasencia Fernandez; O.E. (2019), en su trabajo de Investigación titulado: “Influencia de la dosificación de los colectores AP-3418 y AR-404 sobre la recuperación de plomo y zinc por flotación selectiva de un mineral polimetálico de la empresa minera Occidental 2 de Cajamarca S.R.L”, tesis válida para obtener el título profesional de Ingeniero de Minas, realizado en la Carrera de Ingeniería de minas, facultad de Ingeniería, Universidad Nacional del Norte. Donde dice: “El estudio experimental se realizó en una celda de flotación de laboratorio, modelo Denver D-12, utilizando mineral con una granulometría 60% -200 mallas con una ley de 4.48% de plomo y 14.82% de Zinc.
El resultado del estudio de la flotación concluyó que, la recuperación de plomo sin uso de colectores es de 32.29 % y con la dosificación de los dos colectores, la recuperación es de 50.29
%. Para la recuperación de zinc sin uso de colectores es de 49.38
% y con la dosificación de los dos colectores la recuperación es de 56.50%”. (p.145)
Champa Henriquez, O.M., (2018), en su trabajo de
“Obtención de minerales sulfurados de zinc a partir de relaves minerales sulfurados", realizado Unidad de investigación de la Facultad de Ingeniería Química de la Universidad del Callao, donde manifiesta lo siguiente: El principal objetivo del presente trabajo fue la de producir concentrados de minerales sulfurados de zinc a partir de relaves minerales sulfurados almacenados a través de los años de tratamiento en una planta concentradora. Las pruebas metalúrgicas experimentales se guiaron de acuerdo al diseño establecido teniendo como variables la densidad de pulpa de tratamiento, la granulometría del relave y los reactivos químicos de flotación. Los concentrados obtenidos fueron aceptables y similares a materias primas constituidas por mezclas de relaves y minerales frescos. Así por ejemplo, con una ley de cabezas (relave) de 5% de zinc se obtuvo un concentrado de 38.1% de ley de zinc en peso, con radio o razón de concentración (R) igual a 11.1, con eficiencia (E) igual a 64.58% Las condiciones que se dieron para la obtención de los resultados en el laboratorio de operaciones y procesos unitarios de la Facultad de Ingeniería Química de la UNAC, fueron excelentes, tanto para la manipulación de los relaves en el equipo de flotación Denver D-12, como en la preparación de la pulpa y de los reactivos químicos.”
3.1.2 Antecedentes internacionales:
Novoa Delgado, G. y Vargas Espinoza, L.A., (2013), En su trabajo de Investigación: “Variables y Propiedades que influyen en el proceso de flotación”, tesis válida para optar el título profesional de Ingeniero Ejecución Metalúrgico, Departamento de Ingeniería Metalúrgica y Minas, Facultad de Ingeniería y Ciencias Geológicas de la Universidad Católica del Norte, Antofagasta, Chile.
Donde manifiesta lo siguiente en su trabajo: El proceso de flotación está gobernado por una gran cantidad de variables las que interactúan entre sí, y cuyo conocimiento contribuirá a comprender mejor el proceso en sí y obtener finalmente un mejor rendimiento en las aplicaciones prácticas .La creciente implementación de la flotación en diversas faenas mineras a nivel mundial y en especial a nuestro país, hace de total importancia el aporte de nuevas tecnologías que puedan facilitar el proceso o disminuir los costos de operación para cada planta. A raíz de esto se han ido mejorando o sustituyendo variables las cuales afectan directamente a la recuperación metalúrgica.
Tito Cruz, A., (2011), en su trabajo de investigación:
“Optimización del proceso de flotación de concentrados de zinc y plata en el ingenio minero del sur-Sección “ROSICLER” mediante diseño experimentales”, tesis válida para optar el título profesional de Licenciado en Ciencias Químicas, desarrollado en la Carrera de
nacional Mayor de San Andrés de la Paz, Bolivia. Donde manifiesta que llego a las siguientes conclusiones:
Para la optimización del proceso de flotación de concentrados de zinc y plata se realizó un diagnostico con el fin de obtener una línea base del funcionamiento del Ingenio Minero Rosicler y poder realizar el proceso de optimización. Se verifico y estableció un método de muestreo sistemático el cual tiene grandes beneficios industriales y económicos en la planta empleando una herramienta adecuada de muestreo, se dieron las recomendaciones necesarias en el punto 5.2.2. Si se tiene un buen muestreo no existirá diferencias entre las leyes de compra y leyes de ingenio, por tanto, no se tendrá pérdidas económicas las que se tiene actualmente. Se estableció la influencia de la dosificación de reactivos mediante pruebas experimentales en laboratorio variando las concentraciones de los reactivos de flotación en función al porcentaje de sólidos del mineral de cabeza y además se emplearon depresores de piritas los cuales incrementaron el porcentaje de recuperación de los concentrados de zinc y plata La influencia del pH en la flotación de zinc y plata es de mucha importancia esta se debe encontrar en un rango de 10,5 a 12 ya que a este pH la pirita se encuentra deprimida por el calcio que se introduce como oxido de calcio para subir el pH, y por tanto la flotación de esfalerita es mucho más óptimo. Se realizó un análisis granulométrico para determinar el porcentaje de tamaño de grano en todo el proceso de flotación, y se pudo concluir que 92,9% del
tamaño de grano se encuentra entre 100 y -200 mallas Tyler, tamaño de grano muy fino que perjudica el proceso de flotación, se dieron las recomendaciones necesarias en la parte 5.3.6. Se optimizó el proceso de flotación en el Ingenio Minero Rosicler, habiéndose encontrado cambios en el proceso que podrían ser introducidos para incrementar la recuperación de 85% a 88.5% u 89.5% mediante dos métodos que se encuentran descritos en la parte 5.4.5.1. Como conclusión final observando todo lo realizado en el trabajo se pudo realizar la optimización del proceso de flotación de concentrados de zinc y plata en el Ingenio Minero del Sur Sección Rosicler con técnicas, sencillas y herramientas que no requieren de mucha inversión económica ya que es posible incrementar el porcentaje de recuperación del 85% a 89,5%.
Velásquez Barrenechea, V. (2018), en su investigación titulada: “Optimización de la recuperación de cobre en el circuito de flotación de CODELCO-El Salvador en base a la evaluación de nuevas formulaciones de reactivos de flotación”, tesis realizado en el departamento de Ingeniería Metalúrgica, de la Facultad de Ingeniería, de la Universidad de Concepción, chile. Donde manifiesta lo siguiente: “La restricción de explotación de minerales provenientes de Mina Rajo Abierto “Campamento Antiguo” de Codelco, División Salvador, que presentaba alta Ley de cobre y alto potencial de recuperación en Planta Concentradora, obligó a
generar la rentabilidad esperada en Codelco División Salvador, por lo cual, también se comienza a analizar la opción de recuperar Cu desde escorias provenientes de la fundición Potrerillos”. (p. 148)
La mejor formulación de reactivos para optimizar la recuperación de Cu en la escoria proveniente de fundición a nivel de laboratorio es la siguiente tabla:
Tabla 1. Dosis según la prueba
Prueba Dosis
Alternativa 2
Hostaflot NP-107 (50 gpt) Hostaflot E-980 (50 gpt)
Flotanol H-70 (40 gpt)
La mejor opción para optimizar la recuperación de Cu de la mezcla alimentada con mayor proporción de material de rajo
“QM” es la siguiente tabla:
Tabla 2. Dosificación de reactivos Xantato
343 (g/t)
Hostaflot E-501 (g/t)
Aero-3758 (g/t)
Aero-3730 (g/t)
Espumante (g/t)
- 20 18 12 28
García, J.F..; Guadalupe I.; Alcaraz B., Ibarra, a. y Alaní R.;
(2017) en su tesis “Incremento en ley de concentrados de zinc mediante remolienda antes de limpias”, presentada en la “XXXII
Convención Internacional de Minería Guadalajara, Jalisco, México”, Octubre 25 - 28, 2017.
Donde manifiesta que: Durante 2017 en Unidad Velardeña del Grupo Peñoles se efectuaron pruebas de remolienda a concentrados de zinc para incrementar ley y reducir insoluble. El mineral se caracteriza por tener esfalerita con alta concentración de fierro en solución sólida lo cual dificulta obtener grado 50% de zinc consistentemente al moler cabeza a un K80 de 45 µm.
Además, por el grado de asociación mineralógica, los concentrados contienen alrededor de 4.6% de insoluble. Los flujos del circuito de zinc evaluados con remolienda fueron: concentrado primario 1, concentrado primario 2 y 3, concentrado agotativo, medios de limpia 1 y concentrado final. Posterior a la remolienda se realizaron pruebas de cinética a la granulometría original y con cuatro niveles de remolienda. Como complemento se efectuaron pruebas de flotación en circuito abierto y finalmente pruebas en circuito cerrado sobre cabeza con y sin remolienda. En todos los casos se logró mejorar grado de zinc y reducir insoluble con remolienda (1).
Adicionalmente se determinó la energía específica requerida para varios niveles de tamaño de partícula, llegando a las siguientes conclusiones: Las pruebas de flotación de circuito abierto realizadas con tres etapas de limpia, confirmaron el efecto que tiene la disminución de tamaño de partícula en la disminución de
concentrado primario 2 y 3, concentrado agotativo y medios de limpia 1. Se efectuaron las pruebas de flotación a tres tamaños de partícula y en tres etapas de limpia. Como complemento final, se realizaron dos pruebas de flotación en circuito cerrado a partir de una muestra de alimentación al circuito de flotación. Para el caso del primerio 2 y 3 se logró incrementar el grado de zinc de 25.5 a 47.9%, con la consecuente disminución de insoluble de 32 a 5% al disminuir el tamaño de partícula de 51 a 18 micrones. Efectos similares al primario 2 y 3, se obtuvieron con los flujos del concentrado agotativo y medios de la limpia 1. Lo anterior indica que es posible incrementar la calidad del concentrado de zinc a través de remolienda. Las pruebas se realizaron considerando dos esquemas: sin remolienda, para lo cual solamente se flotó con tres etapas de limpia y el otro fue con remolienda a un tamaño de partícula con K80≈ 20 µm en circuito de zinc previo a etapa de flotación en limpias. La Tabla 5 muestra los balances en circuito cerrado. Con la remolienda, la ley de insoluble disminuyó de 3.3 a 1.0% y su distribución de 1.0 a 0.2%. La remolienda también permitió incrementar la liberación del zinc y el grado aumento de 42.1 a 51.6%, disminuyendo la recuperación en 1% con este incremento de grado. Cabe notar que el grado de zinc obtenido sin remolienda, fue inferior al obtenido en planta debido a que se dio prioridad a la recuperación. Como referencia, el concentrado de zinc obtenido en planta en el mes que se realizaron las pruebas, obtuvo 0.39 g/t de oro, 32 g/t de plata, 0.3% de plomo, 50.19% de
zinc y 11.68% de fierro. La recuperación de zinc fue 88%. Con base en las pruebas de remolienda y flotación de los diversos flujos del circuito de zinc de Velardeña se deduce lo siguiente:
El tamaño de partícula que optimizó el grado del concentrado de zinc fue 15 µm.
La energía específica obtenida para tamaño de partícula de 15 µm fuev14.7 kWh/t.
La curva grado vs recuperación de zinc fue mejor con remolienda.
La curva grado vs recuperación de insoluble también fue mejor con remolienda.
Hay una correlación estrecha entre zinc e insoluble.
Se considera factible reducir insoluble de 5.6 a alrededor de 1%
remoliendo a 15 µm
3.2. TEORÍA BÁSICA
3.2.1 Las variables en el proceso de la flotación de minerales polimetálicos
Algunos metalurgistas han señalado en sus estudios que en el proceso de flotación de espumas hay más de 32 variables.
Sutherland y Wark (1938) en sus estudios que han realizado en el proceso de flotación de espumas, manifiestan que hay más de 32 variables, ellos las han clasificado meridianamente en tres grupos
poseen un diverso grado de importancia dentro del proceso, no obstante, todas afectan directamente a los resultados finales. En este caso, ellos estudiaron las diversas variables que influyen directamente en la recuperación de minerales hidrófobos a través del proceso de flotación. Se hizo un análisis de las propiedades intrínsecas propuestas por destacados científicos a nivel mundial.
El estudio de las variables y propiedades que influyen en la flotación, hace posible el mejoramiento continuo del proceso, con capacidades de tratamiento que buscan satisfacer el creciente consumo de metales actuales. No cabe duda de que sin la flotación como método de concentración nuestra civilización no hubiera podido llegar al nivel de desarrollo actual.
El creciente aumento de la implementación de la flotación en la industria cuprífera del país, hace relevante estudiar las variables y propiedades presentes en este proceso. Para ello se ha investigado los actuales métodos, nuevas tecnologías y variables utilizados en la minería actual.
Pese a su aparente simplicidad, la flotación es de origen relativamente reciente, es un proceso moderno, cuyos fundamentos teóricos y tecnológicos fueron desarrollados en el siglo XX. Sin embargo, como todos los grandes descubrimientos, este proceso tiene historia que se puede remontar hasta varios siglos atrás. Pero no es hasta 1.886 con los trabajos de los hermanos Bessel cuando se toma el verdadero desarrollo del proceso de flotación, cuya aplicación tecnológica comprende la
importancia de las burbujas de aire para el transporté de las partículas hidrofóbicas. Sin embargo, debido a la poca difusión y conocimiento de estos trabajos, no tuvieron aplicación. Finalmente, la primera flotación por espuma fue patentada por Del Prat-Potter en 1904.
. El uso industrial de la flotación en gran escala puso en evidencia el gran adelanto que representaba este proceso en comparación con los procesos convencionales de concentración, particularmente los gravitacionales. En primer lugar, permitía el beneficio de minerales de baja ley, lo que no se podía lograr con los métodos gravimétricos. En segundo lugar, se podía recuperar con gran eficiencia los valores metálicos que se encontraban en las lamas ó finos, finalmente las recuperaciones y calidad de los productos obtenidos por flotación superaban las obtenidas por otros métodos. La importancia del proceso de flotación en la metalurgia extractiva actuales de tal orden, que no sería exagerado decir que sin ella no se habría podido llegar al presente nivel de producción, satisfacer la demanda y necesidades de nuestra civilización. Hay que subrayar el creciente consumo de metales, combustibles y sus derivados que se deben al aumento biológico de la población, al progreso cultural y a la elevación del estándar de vida. La flotación ha permitido beneficiar minerales que anteriormente se consideraban desechos bajar la ley mínima de los
metales y minerales que anteriormente no se podían recuperar por falta de método o por baja concentración. Finalmente, la flotación no solamente ha abierto nuevas posibilidades, sino que también ha mejorado los resultados tecnológicos. Hoyen día la gran difusión de la flotación se debe a que es un método único, además de ser eficiente, ya que no solo permite la recuperación de metales a partir de minerales de más baja ley, granulometría más desfavorable y composiciones mineralógicas muy complicadas, sino que también permite hacerlo de mejor forma. Las recuperaciones por flotación casi invariablemente son más altas; las leyes de los productos nobles son superiores; Los relaves son de menor ley y los costos de operación y producción son más bajos. Si bien la flotación en si ha tenido diversos impulsores, la conocida en estos tiempos comenzó con los trabajos del inglés Haynes, quien en el año 1.860 encontró y patento la diferencia de mojabilidad que mostraban los minerales en el agua. [Brown-1.965].
La flotación sin el uso de reactivos no tendría altos niveles de recuperación, además el proceso sería más complicado llevarlo a cabo.
La mojabilidad de los sistemas reactivo/solido/fluido depende de las condiciones de pH y salinidad del medio acuoso, la mineralogía, la carga de la superficie sólida y la composición química del reactivo.
La recuperación de mineral aumentará en la medida que aumente el ángulo de contacto.
El utilizar celdas de flotación de gran capacidad o volumen para la etapa primaria no quita que se pueda requerir de un banco de flotación, es decir aplicar etapas como barrido o limpieza.
La oscilación del flujo de alimentación de pulpa provoca variación en el tiempo de residencia de las partículas comprometiendo la ley final de concentrado
Los tamaños de partículas intermedios presentan una mayor recuperación metalúrgica y selectividad del concentrado final.
Al estudiar las diversas variables que participan en el proceso de flotación, se concluye que al complementar su acción junto con herramientas estadísticas ayudan a mejorar los resultados metalúrgicos.
El uso de espumante es fundamental, el aire se distribuye en forma pareja, las burbujas son más estables, se obtiene el tamaño deseado y no se asocian unas con otras:
El tipo y dosificación de los reactivos tiene que ser estudiada para lograr el efecto deseado. En algunos casos exceso de estos puede aumentar la recuperación, pero sin embargo disminuye la selectividad.
Evitar la sobre molienda ya que existen minerales que se desintegran con mayor facilidad formando lamas secundarias.
El equipamiento debe cumplir con funciones que lo diferencien del resto, en conclusión, debe permitir y promover la colisión
eficiente para alimentación, salida de concentrado y relave, quietud en la zona de espuma y tener control en niveles de pulpa y espuma, grado de aireación y agitación. Dentro de todas las variables y perturbaciones que intervienen en el proceso de flotación, se destacan la granulometría, pH y flujo de aire.
Debido a que juegan un rol indispensable en la recuperación y ley del concentrado, por lo que no sería exagerado decir que sin ellas no sería posible la flotación.
3.2.1.1. Flotación de minerales
Los procesos de flotación puede aplicarse a minerales de baja ley y a minerales que requieren molienda fina para lograr la liberación del producto útil. Como se trata de un proceso relativamente selectivo. Como se trata de un proceso relativamente selectivo, una aplicación importante está en la concentración de minerales valiosos contenidos en minerales polimetálicos, como, por ejemplo, en sulfuros que contienen, cobre, plomo y zinc. Para optimizar el proceso de flotación se llevan a cabo pruebas en laboratorio experimentales. Las pruebas se efectúan en celdas de flotación semi-batch de 5.5 litros de capacidad. El procedimiento de preparación de muestras de un mineral de alimentación, requiere de una etapa de reducción de tamaño hasta lograr la granulometría adecuada de acuerdo al plan experimental de flotación.
3.2.1.2 Diseños Experimentales.
Son formas ordenadas en las cuales se distribuyen las pruebas, que generalmente tienen una forma geométrica regular;
las variables se mueven a través de un rango. En la etapa
“screenning” se usan los arreglos factoriales, las factoriales fraccionadas y las plantillas Planckett Burmann.
El primer objetivo es mostrar que, usando el razonamiento del diseño experimental en las investigaciones, es posible aprovechar los resultados de las mismas con la finalidad de hacer una proyección para un trabajo a escala industria.
El segundo objetivo es mostrar una manera ordenada de generar investigación experimental, que estamos convencido, sirve para todas las especialidades de la Ciencia e Ingeniería y que frecuentemente no se usa por causas aún no establecidas.
3.2.2 Mejora de la recuperación del zinc.
En metalurgia extractiva la optimización con diseños experimentales, que consiste en la planificación de experiencias a realizarse con la finalidad de obtener la máxima cantidad de información con pocas pruebas. El tiempo y los costos son reducidos considerablemente por el uso de estos métodos estadísticos que son aplicados en la investigación industrial (Castro, 2005). En la metalurgia extractiva actualmente el proceso
nivel de producción de concentrados hoy en día (Novoa & Vargas, 2013).
“En un proceso de optimización primero se tiene que definir correctamente un criterio de optimización; en conclusión, determinar lo que se va a optimizar” (Valverde, 1992). “Para lograr podrá definir que la flotación de minerales es un proceso de concentración de minerales donde se separa el mineral valioso de la ganga(estéril), la separación se logra con un tratamiento físico- químico que modifica la tensión superficial del mineral” (Tecsup, 2006). “La tensión superficial disminuye, y en consecuencia se facilita la formación de espuma, así como se la hace más estable.
La espuma está formada por un conjunto de burbujas de aire, que se forman más fácilmente cuanto menor es la tensión superficial del medio en que se intenta crear” (Otero, 1976).
“La adherencia selectiva de burbujas es el factor esencial del proceso de flotación y, una vez que se ha conseguido, la fuerza de la gravedad permite efectuar la separación con gran sencillez.
Las burbujas que interesan para la flotación son huecos macroscópicos en el seno de la pulpa, llenos de gas” (Taggart, 1966). “El método efectivo de prueba es relativamente directo y normalmente y se realiza en una máquina de laboratorio, de operación intermitente. Después de hacer flotar un número dado de muestras con diferentes niveles de reactivos, los productos de la flotación y los productos residuales se analizan por los elementos de interés” (Kelly, 1990).
Las pruebas de flotación permiten optimizar la recuperación de zinc (Bueno, 2003). “Para dichas pruebas se envían las muestras para el ensayo de leyes a laboratorio químico, en seguida se programa una serie de pruebas con las variables independientes significativas para la optimización de zinc. Estas variables son obtenidas con t-student y la optimización con la aplicación de modelos cuadráticos” (Manzaneda, 2004).
“En la Escuela de Ing. Metalúrgica de la UNMSM se realizó una investigación para la empresa Minera Milpo, donde participaron un grupo de estudiantes realizando prácticas en laboratorio de concentración y flotación de minerales como parte experimental del desarrollo de los cursos en el campo de metalurgia extractiva”.
(Chia, y otros, 2013).
“En la compañía Minera Yauliyacu se realizó el estudio de Optimización el proceso de flotación de concentrado de zinc logrando reducir el consumo de Sulfato de cobre (CuSO4)” (Chirio, 2018).
“La investigación básica en el campo de la flotación comprende hoy en día el estudio de los fenómenos de adsorción, intercambio iónico, potenciales eléctricos, procesos de difusión y otros que se producen en las superficies minerales y sus interfaces con agua y aire” (Sutulov, 1963).
“Los estudios de caracterización mineralógica nos permiten
fenómenos específicos que ocurren dentro del curso del proceso metalúrgico” (Quiñonez, Gagliutti, & Campian, 2013).
“El Proceso de Conminución de minerales es clave para una buena liberación del mineral mejorando la eficiencia del proceso.
En la actualidad esta empresa minera viene realizando pruebas que le permitan mejorar la liberación de las partículas valiosas del mineral y así obtener el tamaño óptimo de liberación, ya que este mejoraría enormemente la calidad de molienda más fina que conllevaría a una mejora en la recuperación de los concentrados bulk y zinc, y de esta manera poder sobrevivir y competir comercialmente reduciendo costos de procesamiento y gastos indirectos de operación”. (Sutulov, 1963).
3.2.2.1 Flotación de minerales sulfurados de zinc.
“La flotación de zinc se tienen pautas importantes y son las que a continuación se indica: (a) esfalerita tipo 2 que son finas inclusiones de calcopirita en esfalerita y que una presencia excesiva significara activación de zinc en la flotación bulk anterior, (b) Esfalerita del tipo 3 que presentan finas inclusiones de pirrotita o sulfuro de hierro en la matriz de esfalerita que provocaran alto contenido de hierro y bajos grados de zinc, (c) Esfalerita del tipo 4, covelita o sulfuro secundario invadiendo la matriz de esfalerita significara prácticamente sulfato de cobre en la pulpa por tanto una gran activación de zinc en una etapa bulk (d) Esfalerita del tipo 5 con sulfosales de plata en la misma matriz de la esfalerita significa
un alto desplazamiento de plata al concentrado de zinc que en el bulk anterior”. (Sutulov, 1963).
Figura 25. Flotación del mineral de zinc
El depresor de esfalerita en una flotación anterior bulk plomo-cobre es el reactivo sulfato de zinc y el activador de esfalerita en un circuito de zinc es el sulfato de cobre, la calidad de ambos productos sulfatos es importante para marcar una selectividad adecuada en el proceso de flotación.
El consumo de cal en la flotación de zinc está muy ligado a la calidad del activador sulfato de cobre y en general es directamente proporcional a su consumo. Un exceso de consumo de cal es causa de un mayor consumo de sulfato de cobre y viceversa.
El consumo de cal en un circuito de flotación de zinc es necesario para: (a) ajustar alcalinidad de la pulpa y deprimir
transforma en dixantogeno que es el verdadero ente colector de flotación de sulfuros y (c) para equilibrar la acción del activador de esfalerita, sulfato de cobre.
Las pruebas de laboratorio son cruciales para caracterizar el mineral a procesar, con el fin de identificar en forma temprana distintas oportunidades de mejora y posibles desafíos técnicos, como son la presencia de arcillas, gangas complejas, cambios en la ley, mineralogía, dureza, liberación, etc. La detección temprana de estos problemas permite la definición de estrategias de procesamiento, reduce el riesgo operacional y la incertidumbre técnico-económica, y genera oportunidades de mejora continua con el consecuente incremento del valor del proyecto.
La literatura técnica y científica muestra muchos ejemplos en que proyectos completos han fallado por una mala caracterización del mineral, que ha resultado en graves problemas de diseño y operación. Algunos ejemplos incluyen:
Muestras no-representativas determinaron un mineral mucho más duro de lo real, por lo que el mineral tendió a ser sobremolido.
Los análisis químicos y mineralógicos de una mina de cobre no incluyeron la identificación de fluorita. Al pasar a un proceso de biolixiviación, el mineral rico en fluorita mató a las bacterias.
Muchas plantas fueron diseñadas en torno a compósitos de un mineral «promedio», sin considerar la variabilidad y valores extremos en términos de dureza, ley, etc. Luego, cada vez que un
