UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ FACULTAD DE INGENIERÍA METALÚRGICA Y DE
MATERIALES
TESIS
PRESENTADO POR:
Bach. QUILCA DE LA CRUZ, Tafur Gustavo
PARA OPTAR EL TITULO PROFESIONAL DE:
INGENIERO METALURGISTA Y DE MATERIALES PORTADA
HUANCAYO – PERÚ 2021
“OPTIMIZACIÓN DEL CIRCUITO DE FLOTACIÓN DE ZINC PARA MEJORAR LA RECUPERACIÓN Y SELECTIVIDAD DEL
CONCENTRADO DE ZINC EN MINERA BATEAS SAC.”
ASESOR
M.Sc. EDGAR JAIME CAMPOSANO CHAMBERGO
DEDICATORIA
Dedico con todo mi corazón mi tesis a mi adorada familia sin ellos no lo habría logrado y por haberme apoyado en todo momento, por sus consejos, sus valores, por la motivación constante que me ha permitido a ser una persona de bien, pero, sobre todo, por su amor. Por eso les doy mi trabajo en ofrenda.
AGRADECIMIENTO
Agradezco al todo poderoso Dios, por brindarme la oportunidad de vivir, por permitirme a disfrutar cada instante de vida y guiarme por el camino que ha encaminado en realizar la presente tesis que me enorgullece de manera
grata todos los años de estudios de mi vida universitaria.
A la misma vez dar las gracias a mi padre Daniel Gustavo Quilca Reymundo y mi madre Graciela De La Cruz Orihuela, por ser el apoyo más grande durante
mi educación universitaria, ya que sin ellos no hubiera logrado mis metas y sueños. Por ser mi ejemplo para seguir siendo cada día mejor, los quiero
mucho.
A los catedráticos de la facultad ingeniería metalúrgica y de materiales, de la universidad Nacional de Centro del Perú, que compartieron conmigo sus conocimientos para convertirme en un profesional y hacer realidad los sueños
que uno ha anhelado de ser Ingeniero metalurgista que se está haciendo realidad.
Gracias a los compañeros del Laboratorio de investigaciones metalúrgicas y a la planta concentradora de Minera Bateas, por su trabajo y ayuda durante este
tiempo para la realización de esta tesis.
INTRODUCCIÓN
Hoy en día, la industria minera debe enfrentarse a una gran cantidad de desafíos entre ellos el procesamiento de minerales cada vez más complejos. La flotación es una técnica de concentración que aprovecha la oposición entre las propiedades superficiales o interfaciales del mineral económico y no económico.
Se fundamenta en la adhesión selectiva de algunos sólidos a la superficie de la burbuja, las cuales transportan los sólidos a la superficie del tanque de flotación, adonde son recolectados y recuperados como mineral económico. los minerales no económicos que no se adhiere a la superficie de la burbuja permanece en la pulpa y constituye las colas o relave. En esencia, la flotación separa las partículas valiosas de las partículas de ganga basándose en la adhesión selectiva a burbujas de aire. La clave del proceso se basa en la selectividad de la adhesión, es decir, sólo algunas partículas tienen la propiedad de adherirse espontáneamente a las burbujas de aire. La propiedad que gobierna la adhesión es la hidrofobicidad y, por tanto, las partículas que cumplen con esta condición y flotan son denominadas hidrofóbicas mientras que, aquellas partículas que no flotan y conforman las colas o relave son llamadas hidrofílicas.
Considerando que en la naturaleza existen muy pocos minerales con hidrofobicidad natural que puedan flotar espontáneamente, la flotación pasó a constituirse en una tecnología valiosa cuando se descubrió cómo transformar selectivamente especies hidrofílicas en hidrofóbicas, mediante la acción de reactivos de flotación llamados colectores.
En este sentido, la flotación es una de las preocupaciones en la industria minera, y específicamente de Minera Bateas SAC., que está incorporando e
implementando en sus operaciones y proyectos el desarrollo sustentable, con políticas que promueven aprovechar todos los recursos disponibles para asegurar la generación de valor. La optimización de recursos tiene repercusiones en los costos de producción, por ello, la Gerencia Operaciones Minas Plantas, realiza estudios en forma permanente en el campo de la innovación con el objetivo de optimizar sus procesos maximizando el valor económico del negocio.
Sin embargo, la necesidad de optimizar los procesos se agudiza con la restricción de explotación de minerales provenientes de los diferentes niveles
“Animas” que va presentando. Leyes de óxido de Zinc y oxido de Plomo con bajo potencial de recuperación en la Planta Concentradora Caylloma, obligando a recurrir al uso de un reactivo alternativo que nos permita flotar minerales oxidados.
Existen varios reactivos que permiten flotar óxidos, tales como: Aerofloat 242 (A-242), Aeropromor 404 (A-404) sulfuro de sodio (Na2S), Sulfidrato de sodio (NaSH), etc. Estos dos últimos fueron descartados en las pruebas Batch por no tener comportamientos metalúrgicos positivos para optimización del circuito de zinc, Sin embargo, en la práctica predomina el A-242 para la recuperación de óxidos de zinc esto nos ayudara a optimizar el circuito de flotación de Zinc en Minera Bateas SAC.
RESUMEN
El presente estudio da cuenta una oportunidad de mejorar en el circuito de flotación de Zinc de minera Bateas SAC. Lo cual consiste en optimizar el circuito de flotación de zinc, haciendo un estudio metalúrgico para encontrar reactivos alternativos que pueda sustituir al colector Aerophine A-3418 en el circuito de flotación de Zinc. A través de pruebas de flotación que se llevó a cabo en las instalaciones del laboratorio metalúrgico de minera Bateas SAC.
Se han realizado pruebas exploratorias con varios reactivos donde los más significantes fueron el Aeropromotor A-404, Aerofloat A-242, estas pruebas a escala de laboratorio se hicieron con mineral composito del mes de junio y Julio del 2019, con valores altos de contenido de óxido de Zinc, en el nivel 9, y animas nivel 12.
Donde en las pruebas Batch muestran los siguientes resultados recuperaciones de Zinc en la flotación estándar 80,94% de recuperación de zinc. Pero es menor a la flotación cuando se hace el reemplazo del A-3418 por A-242 con una recuperación de 83,89% de Zinc con una diferencia de +2,95% de recuperación, de igual manera se observa +2.39% de diferencia en calidad del concentrado y esto es un indicio para hacer una prueba de flotación cíclica.
De igual manera se muestran en las pruebas de ciclo cerrado las mismas tendencias, que son los siguientes resultados: Se observa que el reactivo alternativo tiene un buen performance metalúrgico, se mejora la recuperación de 89,94 % de zinc a un 91,25% de zinc. Con una diferencia de +1,31 % y con
calidad de concentrado 55,75% de zinc que esto ayuda favorable en la comercialización.
Con la evaluación del circuito de zinc a nivel industrial se logra optimizar el circuito de flotación de Zinc con los siguientes resultados, con el reactivo alternativo A-242 una recuperación de 93,64% y con una ley del concentrado de Zinc de 54,19%, con un aumento considerable en la recuperación con respecto al uso del A-3418 que es en +3,56% de zinc y con un aumento del grado en un +3,75% de Zinc en el concentrado, esto nos muestra un buen performance metalúrgico con leyes de cabeza de 0,15 % de óxido de zinc en la cabeza.
La investigación del concentrado de plomo Bulk se observa la presencia de zinc como un contaminante notable. Muchas de las esfaleritas no eran limpias y se encuentra en partes igualitarias y conforman de esfaleritas del tipo 2, con abundante calcopirita finamente diseminada, y también en forma de esfalerita del tipo 4, integrado por esfaleritas con venillas profundas de Covelita o cobre secundario, que explican, de alguna medida, la fuerte activación de zinc en el concentrado de plomo bulk, considerando que donde hay presencia de cobres secundarios la expectativa es muy amplia de encontrar sulfato de cobre natural o calcantita.
ÍNDICE
PORTADA ... i
ASESOR ... ii
DEDICATORIA ... iii
AGRADECIMIENTO ... iv
INTRODUCCIÓN ... v
RESUMEN ... vii
ÍNDICE ... ix
ÍNDICE DE TABLAS ... xiv
ÍNDICE DE FIGURAS ... xv
CAPITULO I ... 17
GENERALIDADES ... 17
1.1. Minera Bateas SAC. ... 17
1.1.1 Ubicación ... 17
1.1.2 Ubicación geográfica y accesibilidad ... 18
1.1.3 Reseña historia de la empresa ... 19
1.2. Geología económica ... 21
1.3. Descripción de los procesos en minera bateas ... 22
1.3.1 Voladura ... 22
1.3.2 Chancado ... 22
1.3.3 Molienda ... 22
1.3.4 Flotación ... 23
1.3.5 Espesamiento y filtrado ... 23
1.3.6 Relave ... 23
CAPITULO II ... 25
DESCRIPCIÓN DE OPERACIONES DE PLANTA CONCENTRADORA ... 25
2.1. Yacimiento ... 25
2.2. Área de chancado ... 27
2.2.1 Chancado primario ... 27
2.2.2 Chancado secundario ... 28
2.2.3 Chancado terciario ... 28
2.3. Área de molienda ... 30
2.3.1 Molienda primaria ... 30
2.3.2 Molienda secundaria ... 30
2.4. Descripción del circuito de flotación bulk y circuito zinc ... 32
2.4.1 Flotación de plomo ... 32
2.4.2 Flotación de zinc ... 33
2.5. Reactivos usados en los circuitos de flotación ... 33
CAPITULO III ... 35
FORMULACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN ... 35
3.1. Planteamiento del problema ... 35
3.2. Formulación del problema ... 38
3.2.1 Problema general ... 38
3.2.2 Problemas específicos ... 38
3.3. Objetivos ... 38
3.3.1 Objetivo general ... 38
3.3.2 Objetivos específicos ... 39
3.4. Justificación ... 39
3.5. Importancia ... 40
3.6. Hipótesis ... 40
3.6.1 General ... 40
3.6.2 Específicos ... 41
3.7. Variables ... 41
3.7.1 Variables independientes ... 41
3.7.2 Variables dependientes ... 41
CAPITULO IV ... 42
MARCO TEÓRICO ... 42
4.1. Antecedentes de la investigación ... 42
4.1.1 Antecedentes nacionales ... 43
4.1.2 Antecedentes internacionales ... 45
4.2. Bases teóricas ... 47
4.3. Descripción y definición de términos básicos ... 50
CAPITULO V ... 53
PARTE EXPERIMENTAL... 53
5.1. Metodología de investigación ... 53
5.2. Materiales y equipos ... 55
5.2.1 Reactivos ... 56
5.2.2 Equipos ... 56
5.3. Procedimiento experimental ... 56
5.3.1 Primera etapa: análisis de composición física, mineralógica y química ... 57
5.3.1.1 Evaluación de la estabilidad y variabilidad de la ley de cabeza ... 57
5.3.1.2 Estudio mineralógico del mineral de cabeza ... 60
5.3.1.3 Estudio del mineral de cabeza ... 64
5.4. Segunda etapa pruebas de moliendabilidad ... 71
5.5. Tercera etapa prueba de flotación exploratorias o batch ... 72
5.5.1 Cinética de flotación ... 72
5.5.2 Pruebas de flotación Batch ... 74
5.5.3 Evaluación y discusión de resultado ... 77
5.5.4 Conclusiones preliminares y recomendaciones ... 78
5.6. Cuarta etapa prueba de flotación de ciclo cerrado ... 79
5.6.1 Conclusiones preliminares y recomendaciones ... 82
5.7. Quinta etapa pruebas de diseño experimental ... 83
5.7.1 Diseño factorial 2^k con réplica en el punto central del diseño ... 84
5.7.2 Desarrollo experimental del diseño factorial 23 con réplicas en el punto central ... 87
5.7.3 Cálculo de los efectos y coeficientes del modelo matemático a escala codificada ... 87
5.7.4 Resumen de análisis de varianza ... 90
5.7.5 Grafico del diseño experimental en función a A-242 y A-404 (g/t) . 90 5.7.6 Análisis estadístico con MINITAP ... 91
5.8. Sexta etapa evaluación a nivel industrial del circuito de flotación de zinc 94 5.8.1 Resumen del muestreo del circuito de zinc de minera bateas sac . 94 5.8.2 Balance del circuito de flotación de zinc ... 95
5.8.3 Cinética del circuito de zinc ... 100
5.8.4 Observaciones y comentarios ... 102
5.8.5 Conclusiones y recomendaciones ... 103
5.9. Séptima etapa evaluación a nivel industrial en la planta concentradora Caylloma de Minera Bateas SAC con el reactivo A-242 y la instalación de
las tres celdas RCS ... 104
5.9.1 Resumen del muestreo del circuito de zinc de Minera Bateas SAC ... 104
5.9.2 Balance del circuito de flotación de zinc ... 105
5.9.3 Cinética de flotación del circuito de zinc ... 110
5.9.4 Observaciones y comentarios ... 112
5.9.5 Conclusiones y recomendaciones ... 113
5.10 Octavo etapa estudio del concentrado de plomo ... 114
5.10.1 Regresiones entre elementos químicos ... 115
5.10.2 Aplicaciones al microscopio ... 117
CONCLUSIONES ... 121
RECOMENDACIONES ... 123
REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA ... 124
ANEXOS ... 126
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 1. Minerales óxidos de plomo y óxidos de zinc de la Minera Bateas SAC.
... 61
Tabla 2. Análisis granulométrico valorado de mineral de cabeza ... 65
Tabla 3. Correlación y T-student entre elementos ... 66
Tabla 4. Especies mineralógicas presente en mineral de cabeza... 68
Tabla 5. Cinética de molienda del composito ... 71
Tabla 6. Modelo cinético de García Zúñiga ... 73
Tabla 7. Hoja de prueba de flotación (consumo de reactivos) ... 75
Tabla 8. Pruebas de flotación Batch con los reactivos A-3418. A-242 y A-404 76 Tabla 9. Hoja de prueba flotación de ciclo cerrado ... 80
Tabla 10. Balance metalúrgico proyectado estándar y balance metalúrgico proyectado con colector A-242 ... 81
Tabla 11. Hoja de Prueba flotación de ciclo cerrado ... 84
Tabla 12. Diseño factorial con réplica en el punto central del diseño A-404, A- 3418 y A-242 ... 84
Tabla 13. Resumen de efectos del diseño experimental ... 89
Tabla 14. Resumen de análisis de varianza A-3418, A-242 y A-404 ... 90
Tabla 15. Análisis de varianza con Minitap ... 91
Tabla 16. Resumen de efectos del diseño experimental ... 92
Tabla 17. Análisis granulométrico valorado para el concentrado de plomo ... 115
Tabla 18. Correlación y T-student entre elementos del concentrado de plomo ... 116
Tabla 19. Especies presentes en el concentrado de plomo ... 117
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1. Ubicación geográfica de Minera Bateas S.A.C. ... 19
Figura 2. Modelo simplificado para los depósitos de alta, intermedia y baja sulfuración (8) ... 26
Figura 3. Vista panorámica del circuito de chancado ... 28
Figura 4. Balance de materia del circuito de chancado primario secundario y terciario (9) ... 29
Figura 5. Circuito de molienda ... 31
Figura 6. Flow sheet del circuito de flotación de zinc planta concentradora Caylloma (9) ... 34
Figura 7. Esquema del funcionamiento de una celda de flotación (13) ... 48
Figura 8. Esquema de flotación de minerales (13) ... 49
Figura 9. Yacimiento de minera Bateas S.A.C. ... 52
Figura 10. Variabilidad de la ley de Cabeza Plata, Plomo y Zinc del Año 2019 (9) ... 59
Figura 11. Evolución del porcentaje de óxidos de zinc y óxido de plomo Nivel 9 oxidado ... 63
Figura 12. Evolución del porcentaje de óxidos de zinc y óxido de plomo Nivel 12 ... 64
Figura 13. Cinética de flotación del zinc con los reactivos A-3418. A-242 y A- 404 ... 73
Figura 14. Grado y recuperación de plomo en la flotación Batch ... 77
Figura 15. Grado y Recuperación de Plata en la flotación Batch ... 77
Figura 16. Grado y recuperación de zinc en la flotación Batch ... 78
Figura 17. Grado y Recuperación de zinc en la flotación cíclica ... 82
Figura18. Diseño factorial 23 con réplicas en el punto central A-242 y A-404 .. 90
Figura 19. Diagrama de Pareto de efectos estandarizados ... 92
Figura 20. Gráfica de efectos principales para % rec. - zinc ... 93
Figura 21. Gráfica de cubos (medias ajustadas) de % rec. - zinc ... 93
Figura 22. Gráfica de interacción para % rec. - zinc ... 94
Figura 23. Cinética de flotación del primer muestreo del circuito de zinc ... 100
Figura 24. Balance metalúrgico del circuito de flotación 2019 de zinc ... 101
Figura 25. Cinética de flotación del segundo muestreo con A-242 ... 110
Figura 26. Balance metalúrgico del circuito de flotación 2020 con A-242 de zinc ... 111
CAPITULO I GENERALIDADES
En el primer capítulo se hará un estudio de interés cualitativo, que se desarrollará los ítems relacionados a la Minera Bateas SAC. de Fortuna Silver INC siendo esta materia de investigación.
1.1. Minera Bateas SAC.
1.1.1 Ubicación
Minera Bateas está ubicada en el paraje de Arequipa, demarcación de Caylloma al sur del Perú. El latifundio consiste en 20 concesiones mineras que constituyen la Unidad Económica Administrativa (UEA) San Cristóbal. La mineralización de los yacimientos es de clase epitermal y consiste principalmente de sulfosales y sulfuros de plata, las
mineralizaciones de la mina se encuentran en vetas con mineral no económico de cuarzo, rodonita y calcita.
Minerales de plata, oro, plomo, zinc y cobre se presentan como base de la mineralización en los tres sistemas de vetas que se están explotando actualmente. La explotación de minerales de Plata, Oro, Plomo y Zinc es el propósito del yacimiento de la unidad minera Bateas, el que se realizará según a lo especificado en este informe, aplicando el método de minado “Corte y Relleno Ascendente” en las vetas de Animas y Nancy (1).
1.1.2 Ubicación geográfica y accesibilidad
La UEA San Cristóbal se encuentra en el paraje de Huayllacho, paraje de Caylloma provincia de Caylloma y división de Arequipa con coordenadas UTM:
NORTE: 8’ 317 650 ESTE: 19’ 2 584
COTA: 4 500 – 5 000 m. s. n. m.
Las carreteras de acceso a la compañía minera bateas es desde la ciudad de Lima, vía terrestre, son a través de la carretera panamericana sur:
Ciudad de Lima – ciudad de Arequipa: 1012.1 km. calzada Asfaltada
Arequipa – distrito de Caylloma: Un tramo de calzada Asfaltado y Afirmado de 235.7 km.
Distrito de Caylloma – Mina bateas sac: 14,5 Km. La ubicación de la mina bateas se visualiza en la siguiente imagen.
Figura 1.
Ubicación geográfica de Minera Bateas S.A.C.
Fuente: minera bateas Sac. (2)
1.1.3 Reseña historia de la empresa
La mina Caylloma es una de las minas de plata más antigua que existe en el Perú. Es conocida desde el incanato y trabajada casi en forma continua desde la época colonial, hasta la fecha.
En 1880-1906 periodo más activo: cuando un grupo sueco inglés, constituyó Cía. Caylloma Mining Company. Ellos explotaron una gran parte mineralizados de alta ley de las vetas: El Toro, San Pedro y Bateas.
En el año 1906 primera planta hidroeléctrica: Un grupo chileno se hizo cargo de la mina e instaló una concentradora de 20 TM/día de capacidad y construyó la primera planta hidroeléctrica.
1932 se inicia la consolidación de las minas de Caylloma un grupo de personas inicio la consolidación de varias propiedades mineras dispersa en el distrito de Caylloma lo cual permitió la constitución de la
“Cia Minera de Caylloma S.A. Limeted.”
1981 se forma la Unidad Económica de San Cristóbal: el grupo de Hochschild mediante su subsidiaria Compañía Miera Arcata S.A.
compra a distintos propietarios los múltiples centros de producción miera ubicadas en el valle del rio Santiago; realizándose de esta manera la consolidación de la propiedad minera en lo que conocemos hoy como la Unidad Económica San Cristobal.
1982 el grupo Hochschild inicia sus operaciones: mediante su subsidiaria Compañía Miera Arcata S.A. a partir de esta fecha llega a operar dos unidades, de Arcata ubicada en el distrito de cayarani, provincia de Condesuyos; y la de san Cristóbal ubicada en el distrito de Caylloma provincia de Caylloma.
2002 compañía Miera Arcata S.A: paraliza sus operaciones en su unidad san Cristóbal debido al agotamiento de las reservas de plata y se queda operando la unidad de Arcata.
2004 exploraciones en Caylloma: el segundo semestre del 2004 se inicia el estudio y la evaluación de la mina Caylloma por parte de Fortuna Silver Mines, con la finalidad de adquirirla la mina. En el 2005 fortuna Silver Mines adquiere del grupo Hoschchild el 100% de las
acciones de la mina Caylloma – unidad San Cristóbal la cual llega aser la primera subsidiaria conocida como Minera Bateas S.A.C.
2005-2006 inicia las recuperaciones de la ahora llamada Minera Bateas Sac. Se recupera la infraestructura y se ha ce refacciones en la planta concentradora para mejorar los circuitos de flotación bulk y adicionar el circuito de zinc. Y el 17 de octubre del 2006 se establece formal el inicio de las operaciones.
1.2. Geología económica
Según Candioti (4), la mineralización económica en el Yacimiento de Caylloma es de tipo Epitermal de baja sulfuración, principalmente compuesta por sulfuros y sulfosales de Ag y Au en la zona Norte (Vetas como Eureka, El Toro, San Pedro, Paralela, Apóstoles 1-2, Elisa, San Carlos 1-2, La Peruana, Bateas (Techo y Piso), San Cristóbal, La Plata) y en la Veta Ánimas tiene un comportamiento polimetálico de Ag - Au- Pb – Zn – Cu, gradando en vertical.
Veta Ánimas-Ánimas NE, Nancy, Ramal Techo y Cimoide presentan un zoneamiento vertical, que incrementa el Pb - Zn - Cu en profundidad. En todo el sistema de vetas la mineralización económica está asociada a un mineral ganga de rodonita, rodocrosita, carbonatos, cuarzo, pirita, que varía de acuerdo a la influencia del comportamiento estructural y litológico de las vetas.
La mineralización de Zinc está presente en la esfalerita, el Pb está en galena, el Cu en la calcopirita, la Ag y Au asociando a la galena y como sulfosales y cobres grises asociado a finas venillas de cuarzo.
1.3. Descripción de los procesos en minera bateas
1.3.1 Voladura
Actividades Previas:
Aislar convenientemente el área a volar, desde el momento en que se inicien los preparativos de carguío, colocando las señalizaciones de advertencia que corresponda y suspendiendo toda actividad ajena en el sector comprometido.
Sólo permitir en el área aislada al personal autorizado e involucrado en la manipulación del explosivo.
cebo o prima El cebo o prima es el conjunto formado por un explosivo secundario (dinamita), y un fulminante que se inserta en él, utilizado para iniciar la detonación de la carga explosiva. Y la s voladuras se realizan durante 5:45 am. Y 5:45 pm).
1.3.2 Chancado
En esta parte de nuestro proceso productivo, el mineral es acarreado desde mina por volquetes hacia la cancha de minerales donde los grandes bloques de mineral son reducidos. De esta manera quedan en óptimas condiciones para ser trasladados mediante el cargador frontal hacia la tolva de gruesos (6).
1.3.3 Molienda
La planta concentradora se encarga de la recepción del mineral underzise de la zaranda 6´x14´y de la zaranda 5´x14´ en stock piles (pilas de mineral) en el exterior de la planta. Luego, el ingreso mineral se da por tolvas a los molinos primario Denver y Comesa,
posteriormente, a los tres molinos de bolas, se reduce su tamaño de acuerdo con los requerimientos de la siguiente etapa de flotación (6).
1.3.4 Flotación
Una vez en esta etapa, se ejecuta el traspaso de la pulpa (agua y mineral) a las celdas de flotación donde se recupera plata, plomo y zinc, según corresponda el circuito de flotación.
Más adelante, la pulpa económico o concentrado es espesada para reducirles el agua y proporcionar un transporte económico y adecuado.
De esta manera los concentrados son guardados en la nave de zinc y nave de plomo para su proceso de comercialización (6).
1.3.5 Espesamiento y filtrado
El espesador de concentrado de Plomo Outokumpu de 30 pies de diámetro x 8’ de altura. Trabaja con un Filtro de Plomo Comesa de discos de 6’diam. x 6 discos, dos bombas Bredel SPX-50 y una bomba de vacío de 1000 cfm.
Espesador de concentrado de Zinc Outokumpu de 40 pies de diámetro x 8’de altura. Filtro de Zinc Raldy de discos de 6’diam. x 8 discos, dos bombas Bredel SPX-65 y una bomba de vacio de 1000 cfm (6).
1.3.6 Relave
La disposición de relave se realiza por 2 bombas horizontales Metso HR 150 de 100 HP, 3 hidrociclones D-15 estos se encargan de clasificar y los finos es bombeado por 04 bombas Goulds a la relavera san
Fráncicos para su almacenamiento y los gruesos es apilado para hacer relleno hidráulico en mina (6).
CAPITULO II
DESCRIPCIÓN DE OPERACIONES DE PLANTA CONCENTRADORA
Para empezar la explicación de planta concentradora es necesario tener los conceptos bien definidos del tipo de yacimiento de minera bateas, a continuación, se detalla la geología y mineralografÍa de minera Bateas S.A.C.
2.1. Yacimiento
La mineralización de la mina es del tipo epitermal y consiste principalmente de sulfosales y sulfuros de plata, las mineralizaciones del depósito se encuentran en vetas con ganga de cuarzo, rodonita y calcita. Minerales de plata, oro, plomo, zinc y cobre se presentan como base de la mineralización en los tres sistemas de vetas que se están explotando actualmente. La explotación de minerales de Plata, Oro, Plomo y Zinc es el propósito del yacimiento de la unidad minera Bateas, en las vetas de Ánimas y Nancy (4).
Los depósitos epitermales se caracterizan por estar a profundidades entre 1 a 2 kilómetros y ser yacimientos de metales preciosos, donde la mineralización es producto de fluidos hidrotermales calientes con temperaturas entre 100-320°C. La mineralización es principalmente de Au y Ag con sulfuros de metales base como Cu, Pb y Zn. Se distinguen dos tipos químicos de fluidos (ver figura 2): los de baja sulfuración (BS) que son una mezcla de aguas meteóricas que percolan al subsuelo y aguas magmáticas derivadas de roca fundida a gran profundidad que han ascendido a la superficie, y los de alta sulfuración (AS) derivados de una fuente magmática que se ha depositado metales cerca de las superficies cuando el fluido se enfría o mezcla con aguas meteóricas (7).
Figura 2.
Modelo simplificado para los depósitos de alta, intermedia y baja sulfuración (8)
2.2. Área de chancado
El tratamiento de los minerales comienza con la alimentación de mineral proveniente de mina a la cancha de mineral descargados por volquetes, en la cancha de minerales se almacena minerales de los diferentes niveles o Ánimas para hacer un blending de acuerdo al estimado, este blending se hace por un cargador frontal para luego ser alimentado a la tolva de gruesos para seguir los siguientes procesos.
2.2.1 Chancado primario
La tolva tiene una capacidad de 450 TM y una parrilla, los minerales que no pasan por esta parrilla son reducidos de tamaño con un rompedor de bancos por un operador de tolva. En el chut de descarga de la tolva tiene un alimentador de Apron Feeder de 36”x6.5 m, con un motor de 20 HP seguido por un Grizzly vibratorio de 4’x8’ con un motor de 15 HP, para así alimentar a la chancadora de quijadas Kurimoto 24” x 36” con capacidad instalada 100 TM/h.
La descarga de la chancadora es trasladada por un sistema de fajas pasando por un Electro – Imán donde detecta los metales tales como uñas, tubos, rieles, clavos, pernos y algunos inchancables; para luego el producto de la chancadora de quijadas Kurimoto 24” x 36” es alimentado por medios de fajas a una Zaranda o Cedazo vibratorio 6’x14’
doble deck con motor de 25 HP donde los finos de la zaranda son alimentados por medios de fajas al stock pile de finos.
2.2.2 Chancado secundario
El over size de la zaranda o Cedazo vibratorio 6’x14’ es alimentado a la chancadora secundaria cónica CH-420 con una capacidad de 100 TM/h, este producto es alimentado a una zaranda o Cedazo vibratorio 5’x14’
doble deck con motor 12.5 HP.
2.2.3 Chancado terciario
El over size de la zaranda o cedazo vibratorio 5’ x 14’ es alimentado a la chancadora terciaria cónica CH- 430 capacidad de 100 TM/h, el producto de la chancadora es alimentado por medio de fajas ala zaranda vibratoria 5’x14 don de los finos es transportado por medios de fajas al stock pile de finos y los gruesos vuelve otra vez ala chancadora haciendo un circuito cerrado.
Figura 3.
Vista panorámica del circuito de chancado Fuente: minera Bateas S.A.C.
Figura 4.
Balance de materia del circuito de chancado primario secundario y terciario (9)
95.21 tms/h 175043 F80 102143 P80
75.28 tms/h
177.23 tms/h
75.28 tms/h 91498 F80 43594 P80
19.93 tms/h 101.95 tms/h
16575 F80 12447 P80
75.28 tms/h
19.93 tms/h 19.93 tms/h
95.21 tms/h
Remarks
Ore Density, ton/m3 3.20 BALANCE BATEAS
BALANCE DE MATERIA CIRCUITO DE CHANCADO PRIMARIO SECUNDARIO TERCIARIO Mineral de mina
Tolva de gruesos
Grizzly vibratorio
Chancador a KURIMOT
Zaranda 6'x14'
Zaranda 5'x14'
CH-430 CH-420
STOCK PILE FINOS
2.3. Área de molienda
La planta concentradora Caylloma de la Minera Bateas sac consta de dos etapas, con dos y tres molinos en cada etapa y su respectiva clasificación:
2.3.1 Molienda primaria
Esta etapa se inicia en el silo de almacenamiento de minerales y se traslada el material fino menor a 2” ¾ por medios de fajas transportadoras a la etapa de molienda primaria al Molino de bolas Denver 7’x7’, con capacidad de tratamiento 20.0 TM/h y al Molino de bolas Comesa, 8’ x 10’, con capacidad de tratamiento 43 TM/h, agregándole agua para llegar a una densidad de 1900 a 2100 g/l con un porcentaje de solidos de 70% a 78%. En la entrada de los molinos primarios ingresa los reactivos depresores tales como el cianuro de sodio (NaCN) al 1% de concentración y el sulfato de zinc (ZnSO4) al 12.5% de concentración (9).
2.3.2 Molienda secundaria
A la descarga de los molinos primarios se encuentra dos bombas 02 bombas Espiasa 6”x4” y 02 Bombas Espiasa 6”x6”, la descarga del molino Denver más la descarga del molino Hardinger es alimentado al cajón de la bomba Espiasa 6”x4” (Denver) esta bomba envía a un Hidrociclón Espiasa D-15 para su clasificación donde el underflow es alimentado a un cono de gruesos para ser distribuidos a los molinos secundarios molino de bolas Cónico Hardinge 8’x36”, Molino Magensa 6’x6’, molino de bolas Libertad 6’x8’.y el overflow se envía al acondicionador de plomo para seguir con el proceso de flotación (9).
La descarga de los molinos Comesa, molino Magensa y molino Libertad se alimenta al cajón de la Bombas Espiasa 6”x6”, esta bomba envía a la celda flash para el proceso de flotación donde su relave de la celda flash es enviado por la Bomba Espiasa 6”x6” a dos zarandas de alta frecuencia (Derrick). El Oversize de la zaranda retorna a los molinos secundarios y el Undersize de la Zaranda de alta frecuencia pasa al proceso de flotación en donde se obtiene un tamaño de partícula de 52
% malla -200 a una densidad de 1330 con un porcentaje de solido de 35% a 38% que son parámetros importantes para el proceso de flotación (9).
Figura 5.
Circuito de molienda
Fuente: minera Bateas S.A.C.
2.4. Descripción del circuito de flotación bulk y circuito zinc
El proceso de flotación consta de dos circuitos de flotación diferencial:
flotación Bulk Plomo - Plata, flotación de Zinc.
2.4.1 Flotación de plomo
El circuito de flotación de Plomo lo conforma: por una celda Flash (SK- 240), esta celda se encarga de descabezar el plomo grueso de 106 micrones (malla 140), este concentrado pasa a la etapa de espesamiento y filtrado, su relave retorna al circuito de molienda secundaria para mejorar el grado de liberación entre el mineral económico y mineral no valioso (Ganga).
Los finos de la molienda con un 52% de malla -200 y con una densidad de pulpa de 1330 se acondicionan con los reactivos tales como son los siguientes: Colectores (Z-6, Z-11, A-3418) y espumante (MC-5) en un acondicionador de 8’ x 8’ la pulpa acondicionada se envía por medio de una tuberías, a 6 celdas TC-20 (Outotec) que hacen una capacidad de 120 m3, distribuidos en 4 celdas para Rougher y 2 celdas para Scavenger, y un banco de 9 celdas OK-3R dispuestos en 4 celas para la primera limpieza (Cleanear-I).
El concentrado de la primera limpieza es enviado por una bomba vertical a las 3 celdas de la segunda limpieza (Cleanear-II), el concentrado de la segunda limpieza es enviado por una bomba horizontal hacia las 2 celdas, tercera limpieza (Cleanear-III) el concentrado de la tercera limpieza pasa al proceso de espesamiento y filtrado.
2.4.2 Flotación de zinc
El circuito de flotación de zinc comprende por: tres acondicionadores,1 acondicionador 10’ x 10’ y dos acondicionadores 8’ x 8’, dos celdas RCS - 20 de 20 m3 cada uno distribuido, Rougher I y Rougher II y 8 celdas 0K-8 de “Outokumpu” con un total de capacidad de 64 m3 distribuidos en 1 celdas como Rougher III y 3 celdas como Rougher IV, 4 celdas como Scavengher, en las limpiezas se tiene una celda RCS-10 como primera limpieza 4 celdas sub A-30 como segunda limpieza, 3 celdas sub A-30 como tercera limpieza y 2 celdas sub A-30 como cuarta limpieza.
2.5. Reactivos usados en los circuitos de flotación
En el circuito de plomo, se utiliza:
• Depresor sulfato de Zinc ZnSO4
• Cianuro de sodio NaCN
• Colector Aerophine (A-34 18) “Cyctec”
• Colector MT- 738 “Mercantil”
• Colector Xantato Amilico de potasio (Z-6)
• Colector Xantato Isopropilico de sodio (Z-11) yEspumante (MC-5)
En el circuito de Zinc se utiliza los siguientes reactivos:
• Modificador de Ph la cal
• Activador de Zinc el sulfato de cobre (CuSO4)
• Colector Xantato Amilico de potasio (Z-6)
• Colector Xantato etílico de sodio (Z-4)
• Colector Aerofloat 242 (A-242)
• Depresor de insolubles Benafloat y Espumante (MC-5)
Figura 6.
Flow sheet del circuito de flotación de zinc planta concentradora Caylloma (9)
FLOW SHEET DEL CIRCUITO DE FLOTACION DE ZINC PLANTA CONCENTRADORA CAYLLOMA
BOMBA 5"x4" MEDIOS DE ZINC ACONDICIONADORES DE ZINC
OK - 8 ROUGHER III (Zn)
BOMBA 6"X6"
ALIMENTO A OK - 1 RCS- 20
ROUGHER II (Zn) RCS- 20
ROUGHER I (Zn)
SUB "A" 30 CLEANEAR III (Zn)
SUB "A" 30 CLEANEAR IV (Zn)
RCS-10 CLEANEAR I (Zn)
BOMBA 5"x4" MEDIOS DE ZINC
CONCENTRADO DE ZINC
BOMBA 6"x6" CABEZA DE ZINC SUB "A" 30
CLEANEAR II (Zn)
OK - 8 SCAVENGHER II (Zn)
OK - 8 SCAVENGHER I (Zn)
RELAVE TOTAL
RLV SCV Pb
CAPITULO III
FORMULACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN
En este ítem se presenta uno de los aspectos más importantes de este estudio, el cual se fundamenta con el planteamiento científico, iniciándose con el planteamiento del problema, luego los objetivos y justificación de la tesis, que permitirá luego de teorizar el problema, proponer la hipótesis y las variables que afectan en la optimización del circuito de flotación de zinc en la planta concentradora de Minera Bateas SAC.
3.1. Planteamiento del problema
Hoy en día, la industria minera debe enfrentarse a una gran cantidad de desafíos entre ellos el procesamiento de minerales cada vez más complejos por la composición de la mineralización (intrusivo). La flotación es una técnica de concentración que aprovecha la diferencia entre las propiedades superficiales o interfaciales del mineral útil y la ganga. Se basa en la adhesión selectiva de algunos solidos a burbujas de aire, las cuales transportan los
sólidos a la superficie de la celda de flotación, donde son recolectados y recuperados como concentrado, la fracción que no se adhiere a las burbujas permanecen en la pulpa y constituyen las colas o relaves.
La propiedad que gobierna la adhesión es la hidrofobicidad, y, por lo tanto, las partículas que cumple con esta condición y flotan son denominadas hidrofóbicas mientras que, aquellas que no flotan conforman las colas o relaves son llamadas hidrofílicas.
En este sentido, la flotación es una de las preocupaciones en la industria minera, y específicamente de Minera Bateas S.A.C. de la compañía de Fortuna Silver Mines Inc. Que está incorporando e implementando en sus operaciones y proyectos el desarrollo sustentable, con políticas que promueven aprovechar todos los recursos disponibles para asegurar la generación de valor. La optimización de recursos tiene repercusiones en los costos de producción, por ello, la Superintendencia de Planta Concentradora y Laboratorio Metalúrgico, realiza estudios en forma permanente en el campo de la innovación con el objetivo de optimizar sus procesos maximizando el valor económico del negocio. Sin embargo, la necesidad de optimizar los procesos se agudiza con la restricción de explotación de minerales provenientes de Ánimas nivel 12, Ánimas nivel 13, Ánimas nivel 14, Ánimas nivel 15 y nivel 9 oxidado este último perjudica en la flotación ya que en su composición mineralogía tiene óxidos de zinc hasta 0.90% de ZnOx, pero a la vez presenta buenas leyes de Plomo, Plata y Zinc pero que tiene presencias de Esfalerita de tipo 2 (Ef2), Covelita (Cv) que influye en la activación de zinc en el circuito Bulk (Plomo-Plata) a la misma vez hay presencia de óxido de plomo y óxido de zinc, estos dos ultimo afecta negativamente en el potencial
de recuperación del concentrado de zinc en la Planta Concentradora Caylloma de Minera Bateas S.A.C.
Estas condiciones del mineral perjudican negativamente en la flotación diferencial, pre activando el Zinc y desplazando el plomo y plata al relave bajando las recuperaciones del mineral económico. Por lo tanto, la existencia de una recuperación del concentrado de zinc es 88 % con una activación del 7% en el concentrado Bulk de Plomo-Plata
En este sentido, aumenta la preocupación por aumentar el potencial de recuperación del % de Zinc que tiene el mineral alimentado, considerando que estos últimos meses se ha presenta un menor desempeño metalúrgico, poniendo en riesgo los programas de producción estimados en el estudio predictivo anual emitido por el área de Geología y Laboratorio Metalúrgico de Minera Bateas S.A.C.
Con todo ello, surge la disyuntiva de cómo lograr un mejor rendimiento metalúrgico, por lo que, es indispensable buscar, examinar, probar e incorporar nuevas alternativas de productos químicos y servicios integrados existentes hoy en día para la minería.
La información expuesta representa un importante nicho para experimentar nuevos parámetros de trabajo que permitan una mejora en la recuperación general de la planta, mediante la utilización de nuevas formulaciones de reactivos, evaluación del circuito con sowfare metalúrgico que nos ayuden a estimar un buen comportamiento metalúrgico en Minera Bateas S.A.C. (3).
3.2. Formulación del problema
En la formulación del problema nos permite proponer las siguientes interrogantes:
3.2.1 Problema general
¿Cómo optimizaría el circuito de flotación de Zinc para mejorar la recuperación y selectividad del concentrado de zinc en la planta concentradora de Minera Bateas S.A.C.?
3.2.2 Problemas específicos
- ¿Qué cambios se debe realizar en el circuito de flotación de Zinc para mejorar la recuperación y selectividad del concentrado de Zinc en Minera Bateas S.A.C.?
- ¿Qué reactivo se debe utilizar para reemplazar al Aerophine A-3418 y lograr la optimización de la recuperación y selectividad del concentrado de Zinc, con el aumento del óxido de Zinc en la ley de cabeza en Minera Bateas S.A.C.?
- ¿Qué método se utilizará para caracterizar mineralógicamente el concentrado Bulk para ver la activación de Zinc y mejorar la recuperación y selectividad del concentrado de Zinc en Minera Bateas S.A.C.?
3.3. Objetivos
3.3.1 Objetivo general
Optimizar el circuito de flotación de Zinc para mejorar la recuperación y selectividad del concentrado de zinc en la planta concentradora de Minera Bateas S.A.C.
3.3.2 Objetivos específicos
- Determinar los cambios que se debe realizar en el circuito de flotación de Zinc para mejorar la recuperación y selectividad del concentrado de Zinc en Minera Bateas S.A.C.
- Determinar el reactivo alternativo a utilizar en el circuito de flotación de Zinc que permita optimizar la mejora de la recuperación y selectividad del concentrado de Zinc en minerales con presencia de óxidos de Zinc, en la ley de cabeza en Minera Bateas S.A.C.
- Determinar la caracterización optima de las partículas mineralizadas del concentrado Bulk para ver la activación de Zinc y mejorar la recuperación y selectividad del concentrado de Zinc en Minera Bateas S.A.C.
3.4. Justificación
Este trabajo se justifica técnicamente por la existencia de una recuperación y calidad de concentrado de zinc por debajo de lo proyectado en Minera Bateas S.A.C. debido a la variabilidad de la ley de cabeza y la presencia de óxidos de Zinc de 0,12% a 0,17% de acuerdo con el blending programado sube el óxido de zinc en la cabeza.
A la vez hay una activación de zinc por efecto del pH del mineral que tiene fuertes variaciones de 8.1pH el cual sube a 9.8pH estos cambios bruscos de las condiciones del mineral perjudican en la flotación diferencial pre activando el Zinc y desplazando el Plomo y Plata al relave bajando las recuperaciones de los productos. Por esta razón se hace necesario plantear un estudio metalúrgico para optimizar el circuito de Zinc.
La operación de los equipos en cuanto al consumo de energía en relación al proceso, presentaron altas cantidades de consumo con tonelajes bajos en el proceso, esto debido a que el circuito de zinc hay una repartición de cargas donde el 30 % del flujo es alimentado al circuito de cobre existente y el otro 70% trabaja con el circuito normal esta repartición ayuda a tener más tiempo de flotación pero el inconveniente es que no se puede controlar la calidad del concentrado por la variabilidad de la ley de cabeza y por el exceso de carga circulante que genera más masas con contenidos de Fierro que presentan volúmenes altos pero un flujo en peso por tonelaje bajo.
3.5. Importancia
El presente trabajo, es importante porque los resultados de la investigación permitirán la aplicación de estos en la planta concentradora de Caylloma de Minera Bateas S.A.C., para lograr atenuar el efecto operativo deficiente en la planta concentradora de minerales con presencia de óxido de Zinc > al 0.14%
y presentar resultados económicamente favorables. Además de que éste estudio pueda servir de referencia para algunas plantas concentradoras que todavía tienen dudas y problemas sobre tratamiento de minerales con presencia de óxidos en su composición mineralógica.
3.6. Hipótesis
3.6.1 General
Con los cambios en el circuito de flotación de zinc en la planta concentradora se optimizará y se mejorará la recuperación y selectividad del concentrado de zinc en la Minera Bateas S.A.C.
3.6.2 Específicos
- En el circuito de flotación de Zinc se debe instalar nuevas celdas para mejorar recuperación y selectividad del concentrado de zinc en Minera Bateas S.A.C.
- Haciendo el uso de Aerofloat A-242 se logrará optimizar y se mejorará la recuperación y selectividad del concentrado de Zinc, en minerales con presencia de óxidos de Zinc en la ley de cabeza en Minera Bateas S.A.C.
- El estudio de la Microscopia óptica del concentrado Bulk se utilizará para caracterizar la activación de Zinc, y mejorar la recuperación y selectividad del concentrado de Zinc en Minera Bateas S.A.C.
3.7. Variables
3.7.1 Variables independientes
Referidas a las que son influyentes sobre la variable dependiente o variable respuesta.
- Característica mineralógica del yacimiento de Minera Bateas S.A.C.
- Parámetros de operación en la planta concentradora.
- Dosificación del reactivo alternativo AEROFLOAT 242 (A- 242) - Ph de la pulpa en el circuito Bulk
- Porcentaje de óxido de Zinc.
3.7.2 Variables dependientes
- Recuperación del concentrado de Zinc - Grado o ley del concentrado de Zinc
CAPITULO IV MARCO TEÓRICO
El cuarto capítulo esta aludido al marco teórico, el cual está dedicado al planteamiento del análisis del problema, el mismo que consiste en la ejecución del estudio teórico previo en el que desarrollamos los aspectos más fundamentales de los avances tecnológicos, científicos, materia y estudio vinculado a la propuesta de la investigación de la siguiente tesis.
4.1. Antecedentes de la investigación
En la actualidad la tendencia mundial hacia una economía globalizada ha incrementado la competitividad a grandes pasos en todas las industrias.
Obligando por la tanto a las empresas a incrementar su eficiencia, a través de sus diferentes procesos de extracción, así como el desarrollo de nuevas alternativas para la obtención de productos de calidad y que sean comercialmente competitivas en el mercado. Por lo general para lograr estos
objetivos se hace el uso de la flotación con el fin de mejorar el proceso de extracción de los diferentes minerales económicos Minera Bateas S.A.C. hace el esfuerzo con el área de Laboratorio Metalúrgico en hacer investigaciones de esta índole para optimizar sus procesos.
Para la elaboración de la presente tesis de investigación, se ha requerido revisar bibliografías de diferentes autores que estaban involucrado en el tema de optimización del circuito de Zinc, con el propósito de adquirir información que nos permita un alcance relacionado al uso de nuevos reactivos, cambios de circuitos de flotación, que contribuyan en la flotación de óxidos de Zinc, a la vez la depresión del zinc en el circuito Bulk Plomo-Plata, teniendo en consideración datos reales en la planta concentradora de Minera Bateas S.A.C.
Los antecedentes involucrados en investigaciones en temas referentes al uso de reactivos segundarios, cambios de circuitos y estudio microscópico del concentrado de plomo para minimizar la activación, se menciona las siguientes investigaciones acerca del tema de estudio.
4.1.1 Antecedentes nacionales
Castro (10) en su trabajo de investigación: Optimización del proceso de flotación de concentrado de zinc en la Compañía Minera Yauliyacu S.A.
mediante diseños experimentales, tesis válida para optar el título profesional de Ingeniero Metalúrgico, en E.A.P. de Ingeniería Metalúrgica, Facultad de Ingeniería Geológica, Minera, Metalúrgica y Geográfica de la Universidad Nacional Mayor de San Marcos, donde, después de desarrollar el trabajo llego a las siguientes conclusiones:
a) Por medio de los diseños experimentales se ha evaluado con facilidad y bajo costo los parámetros que influyen en el proceso de flotación de zinc; Y en la etapa de optimización determinamos las dosificaciones óptimas de CuSO4 produciendo un ahorro en el consumo de CuSO4 y mejoramos la calidad del concentrado de zinc.
b) Determinamos que las variables más trascendentales en la flotación de zinc es la dosificación de CuSO4 y el control de la alcalinidad de la pulpa para que pueda flotar el zinc (pH). Los cuales corresponden a los óptimos y produce una total activación del zinc presente en la muestra que se flota y el pH adecuado será favorable para soltar las espumas y facilitar su evacuación.
c) Obtenemos una dosificación de 0,537 Kg/TM de CuSO4 y un pH de 11,54 con ello llegamos a una recuperación de 94% teóricamente obteniéndose un ahorro considerable en el consumo de CuSO4 mensual. A nivel de laboratorio con las dosificaciones optimas de CuSO4 y pH obtenemos una recuperación de 90,58% de zinc en la etapa de rougher. Y a nivel de planta concentradora con las dosificaciones de CuSO4 y pH optimizados obtenemos un concentrado de zinc de mejor calidad, cuyas leyes son las siguientes: Comparado con las leyes de un balance metalúrgico normal.
d) Al realizar la optimización en la Planta Concentradora se obtuvo la disminución del desplazamiento de plomo hacia el concentrado de zinc de 1,81% a 1,11%, de igual manera se redujo el %Zn en el relave de 0,34% a 0,25%, se disminuyó la activación de Zn en el
concentrado de plomo de 8,13% a 6,26%. Con la cual se consiguió mejorar la calidad y la recuperación del concentrado de zinc.
Manzaneda (11) en su tesis magistral titulada “Aplicación de microscopia en el procesamiento de minerales por flotación”. El estudio referido a concentrado de plomo determinó la presencia de zinc como un contaminante importante. Muchas de las esfaleritas no eran limpias y estaban en partes iguales en forma de esfaleritas del tipo 2, con abundante calcopirita finamente diseminada, y también en forma de esfalerita del tipo 4, constituidas por esfaleritas con venillas profundas de Covelita o cobre secundario, que explicaban, de algún modo, la fuerte activación de zinc en el concentrado de plomo, considerando que donde hay presencia de cobres secundarios se espera encontrar sulfato de cobre natural o calcantita. También se encontró que sólo el 37% de esfaleritas se encontraban libres, el resto se encontraban en mixtos, mayormente en ensamble con galena, que al reportar grado de liberación mayor a 10, tenía el tamaño suficiente para mejorar su liberación por remolienda. Igualmente, se encontró calcopirita invadida por Covelita o cobre secundario que explicaba la posible alteración a sulfato de cobre natural o calcantita que causa la activación indebida de esfalerita en la flotación de Plomo.
4.1.2 Antecedentes internacionales
Velásquez (12) en su trabajo de investigación: 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 válida para optar el título profesional de Ingeniero Civil Metalúrgico, en el Departamento de Ingeniería Metalúrgica, Facultad de Ingeniería de la Universidad de Concepción - Chile, después de realizado el trabajo de investigación el autor 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 recurrir a Mina Rajo Abierto “Quebrada M”, la cual presenta un menor desempeño metalúrgico. Esto agudiza la preocupación por 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.
Por ello, el objetivo principal de este trabajo fue seleccionar reactivos de flotación (colectores y espumantes) que permitan incrementar la recuperación metalúrgica en minerales y escorias de fundición en División Salvador. Para responder a la problemática señalada, se realizaron pruebas de laboratorio con un test estándar que se trabajó en condiciones similares a la planta concentradora (granulometría, dilución, dosificación de reactivos, tiempo de acondicionamiento y flotación, nivel de pulpa, RPM) y permitió comparar el rendimiento metalúrgico de los reactivos en estudio, dando la posibilidad de seleccionar el reactivo de mejor rendimiento para pasar a una prueba a escala industrial. Las pruebas a escala industrial fueron realizadas en condiciones “ON-OFF”, entendiéndose por esto un
período con la nueva formulación de reactivos y otro período con la formulación estándar. Para el caso especial de la escoria, ésta se procesó por un circuito independiente, que consistió en ocupar la sección 5 de molienda y Rougher. Los resultados más importantes obtenidos en las pruebas realizadas fueron los siguientes:
La mejor recuperación de Cu a nivel de laboratorio para mineral se obtuvo mediante el colector Hostaflot E-501 en comparación con los demás colectores a prueba, aumentando en 2,5 puntos porcentuales la recuperación con respecto a la prueba estándar
4.2. Bases teóricas
Flotación
La flotación es un proceso fisicoquímico usado para separar las partículas valiosas de las partículas de ganga, basándose en la adhesión selectiva a burbujas de aire. Es el proceso más barato y usado extensivamente para separar y concentrar minerales químicamente similares.
Cuando se realiza el proceso de flotación, se introduce energía para mantener las partículas minerales suspendidas para así formar de manera notoria una zona de espuma y una de pulpa. En la figura 5, se presenta un esquema del funcionamiento típico de una celda de flotación.
Figura 7.
Esquema del funcionamiento de una celda de flotación (13)
Desde un punto de vista más conceptual, podemos separar el proceso de flotación en una etapa de reacción y una etapa de separación. En la primera etapa, alimentamos pulpa, junto con aire, reactivos y energía (agitación) produciéndose gracias a esto el proceso de adhesión de las partículas hidrofóbicas a las burbujas generadas. Por otra parte, en la etapa de separación, encontramos la formación de un colchón de espuma, el cual permite retirar el material colectado (13).
Las burbujas de aire generadas en la celda sólo pueden adherirse a las partículas minerales si logran desplazar la masa de agua desde la superficie del mineral, por lo que se necesita que la especie de valor sea naturalmente hidrofóbica o lograr dicha condición mediante la adición de reactivos. Si la espuma generada no es estable, las burbujas no lograrán soportar el mineral una vez que lleguen a la superficie, por lo que se reventarán y harán que el mineral de interés caiga dentro de la celda nuevamente.
Los minerales hidrofóbicos son aquellos minerales que no son mojables o son poco mojables por el agua, dentro de ellos tenemos: Los metales nativos, sulfuros de metales o especies tales como: Grafito, carbón bituminoso, talco y otros, haciendo de que evite el mojado de las partículas minerales, que pueden adherirse a las burbujas de aire y ascender.
Además, se puede observar, que los minerales hidrofóbicos son aerofílicos, tienen afinidad con las burbujas de aire, mientras que los minerales hidrofílicos son aerofóbicos, no se adhieren normalmente a ellas.
Figura 8.
Esquema de flotación de minerales (13)
Los reactivos usados en flotación se pueden clasificar en cuatro grupos principales, según la función que cumplan en el proceso:
- Colectores: son sustancias cuya función es hacer a ciertos minerales repelentes al agua. En la gran mayoría de los casos son sustancias orgánicas y transforman a los minerales en hidrofóbicos por el fenómeno de adsorción de iones o moléculas del colector.
- Espumantes: son sustancias cuya función es formar una espuma estable, con un tamaño de burbujas apropiado para el transporte de minerales al concentrado.
- Activadores: son sustancias que sirven para activar la superficie del mineral.
- Modificadores: son elementos que sirven para crear condiciones favorables en la superficie de los minerales, principalmente para el funcionamiento selectivo de los colectores.
4.3. Descripción y definición de términos básicos
PROCESOS METALÚRGICOS Los procesos metalúrgicos constan de dos operaciones: la concentración, que consiste en separar el metal o compuesto metálico del material residual que lo acompaña el mineral, y el refinado, en el que se trata de producir el metal en un estado puro o casi puro, adecuado para su empleo
FLOTACIÓN BULK: Recuperación de todas las especies valiosas (oro, plomo, plata, cobre, etc.) en un solo producto llamado Concentrado Bulk.
OPTIMIZACIÓN: Mejoramiento de procesos metalúrgicos en función de variables.
PH: es una medida de acidez o alcalinidad de una disolución. El pH indica la concentración de iones hidrógeno [H]+ presentes en determinadas disoluciones. La sigla significa: potencial de hidrógeno o potencial de hidrogeniones.
ESFALERITA Es un mineral compuesto por sulfuro de zinc (ZnS). Su nombre deriva del término alemán Blender, engañar, por su aspecto que se confunde con el de la galena. Es la principal mena del zinc. La esfalerita contiene el 67
% de zinc y el 33 % de azufre y puede contener un % de hierro. Presenta las siguientes características ópticas: Traslúcido e incluso transparente. Con luz reflejada aparece de color gris y re-flexiones internas amarillas, parda o rojiza, dependiendo del contenido en hierro (14).
MICROSCOPÍA ÓPTICA DE LUZ REFLEJADA La microscopía óptica de luz reflejada es un estudio que aprovecha las propiedades ópticas de los minerales opacos siendo posible identificarlos por su color, textura, dureza, brillo, etc. Esta técnica permite determinar algunos minerales opacos, particularmente sulfuros metálicos, siendo posible determinar sus tamaños, asociaciones y liberaciones mediante un cuidadoso conteo de partículas y complementando en conjunto con los ensayes una cuantificación de diferentes especies minerales (15).
GRADO DE LIBERACIÓN El Grado de liberación es una expresión cuantitativa de la magnitud en que la molienda es capaz de obtener partículas minerales “libres”; su determinación solo es posible mediante la utilización de estudios microscópicos, y dado que es un parámetro de importancia decisiva tal determinación debe basarse en una metodología técnica y científicamente bien fundamentada (16).
YACIMIENTO DE MINERA BATEAS: La mineralización es del tipo Epitermal y consiste principalmente de sulfosales y sulfuros de plata (Ag), las mineralizaciones del depósito epitermal se encuentran en vetas con ganga o minerales no económicos de cuarzo, rodonita y calcita. Minerales de plata (Ag), oro(Au), plomo(Pb), zinc(Zn) y cobre(Cu) se presentan como base de la mineralización en los tres sistemas de vetas que se están explotando actualmente son las vetas Animas nivel 9, animas nivel 12 animas nivel 14, animas nivel 15. La explotación de minerales de Plata, Oro, Plomo y Zinc es el propósito del yacimiento de la unidad minera Bateas, en las vetas de Ánimas y Nancy.
Figura 9.
Yacimiento de minera Bateas S.A.C.
A. Pirita y esfalerita rodeadas por calcopirita y pequeños granos de sulfosales de plata. B.
Galena y esfalerita con exsoluciones de pirita rodeadas por pirita.
(Fuente gráfico: Geologia - MIBSAC)
CAPITULO V
PARTE EXPERIMENTAL
En el quinto capítulo se muestra los métodos de investigación experimental que son la parte más importante de esta tesis, su planteamiento se basa en el análisis teórico del problema, que fundamenta teóricamente la investigación lo que permite programar las estrategias de experimentación en el laboratorio metalúrgico de Minera Bateas, plantear y evaluar el número de pruebas metalúrgicas tanto previas que son prueba exploratorias como las definitivas, finalmente se presentarán y se discutirán los resultados los resultados que salen de las pruebas.
5.1. Metodología de investigación
Para alcanzar los objetivos planteados, se realizaron las pruebas de laboratorio. Etapa que es considerada de gran importancia, porque su función es seleccionar el reactivo de mejor rendimiento que debe pasar a una prueba en Planta. Para iniciar las pruebas fue establecida una prueba de referencia o patrón que servirá como medida de comparación, frente a las pruebas que
se ejecuten con los reactivos a evaluar, esta prueba de referencia es la Prueba estándar, definida a nivel de laboratorio, la cual representa las condiciones ideales de operación de la planta concentradora. Esta prueba que es trabajada en condiciones similares a la planta concentradora servirá para comparar el rendimiento metalúrgico de cualquier reactivo u otra variable en estudio.
Para dar a todos los reactivos en prueba la misma oportunidad de demostrar sus propiedades, las Pruebas de Laboratorio serán efectuadas en condiciones exactamente iguales a la prueba estándar, es decir, granulometría, dilución, dosificación de reactivos, tiempo de acondicionamiento y flotación, nivel de pulpa, RPM, remoción de espumas, entre otros. La técnica empleada durante la flotación estándar será la misma que para las demás pruebas, en relación con la inclinación, profundidad, modalidad y frecuencia de remoción de espumas, frecuencia de lavado, evitando con ello, errores experimentales, que podría ocasionar conclusiones erróneas. Las Pruebas Metalúrgicas serán realizadas con flotaciones Rougher, por ser este rápido y económico, posteriormente ya con el o los reactivos seleccionados, y luego de los resultados de la presente investigación, se podrá ir a pruebas más elaboradas donde se incluyan etapas de limpieza y/o pruebas de ciclo cerrado (cycle test or lock test).
La evaluación de reactivos será en base a recuperación, ley de concentrado, razón de enriquecimiento, y otros criterios metalúrgicos. En caso de que los resultados metalúrgicos obtenidos con el o los reactivos evaluados sean ligeramente superiores al estándar y la eficiencia del o los reactivos no
está bien definida, se aplicarán pruebas donde se incluyan etapas de limpieza y/o pruebas cerradas para confirmar o descartar las bondades del reactivo.
Teniendo en cuenta los Objetivos de la Investigación de esta tesis y la naturaleza del Problema planteado, para el desarrollo del presente estudio se empleó un Tipo de Investigación “CIENTÍFICA APLICADA”, lo cual nos permite responder a los problemas planteados, de acuerdo a la caracterización mineralógica y de un mejoramiento de la recuperación y calidad del concentrado, mediante el uso del colector segundario que es el AEROFLOAT 242 ( A-242), describiendo y explicando todas las causas y todos los efectos que conlleva a su uso de este reactivo, evaluando los resultados obtenidos de las diferentes pruebas metalúrgicas experimentales a nivel del laboratorio y a nivel industrial en el circuito de flotación de zinc de la planta concentradora Caylloma.
Para evaluar el cambio de circuito se hace muestreos de todo el circuito de flotación de zinc evaluando la calidad y recuperación por celda, en dicho estudio se incluye un balance de masa, cinética de flotación y tiempo de residencia en la flotación del zinc. De igual manera se hace un estudio de microscopia cuantitativa y cualitativa al concentrado Bulk plomo - plata para evaluar la activación y ver en qué estado se encuentra el zinc en dicho concentrado.
5.2. Materiales y equipos
La muestra de mineral empleada para el desarrollo de la investigación experimental fue extraída de las fajas de alimentación a los molinos primarios
aplicando metodologías estrictas de muestreo representativo con cuarteos por dos meses para ser más representativo.
5.2.1 Reactivos
Aerofloat A-242, Aerophine A-3418 y el Aeropromotor A404.
5.2.2 Equipos
Para las pruebas metalúrgicas de flotación experimental, se empleó una chancadora de quijada, un molino de bolas 8” x 10” modelo GyR maquinarias. Junto a ello se empleó una celda de flotación Denver D-12 de acero inoxidable de 4 Lt de volumen con un Impulsor Denver. la preparación de reactivos sólidos en pellets se hizo en un agitador magnético donde mantiene de una agitación homogénea y constante del reactivo. Para la adición de reactivos se uno micropipetas de 20 microlitros, 100 microlitros, y jeringas de 5 ml. Para el proceso de separación Sólido – Líquido en pulpa se empleó un filtro metálico para laboratorio a presión de aire de 100 PSI, y para la preparación de la muestra que se va a enviar se emplea un pulverizador donde se envía las muestras pulverizadas a laboratorio químico (17).
5.3. Procedimiento experimental
- Primera etapa: Análisis de composición física, mineralógica y química, Evaluación de la variabilidad de la ley de cabeza en Minera Bateas SAC.
- Segunda etapa: Pruebas de moliendabilidad del mineral a estudio.
- Tercera etapa: Pruebas de flotación exploratorias, son pruebas batch para evaluar los reactivos segundarios el A-3418, A-242, A-404 en la etapa de flotación de zinc
- Cuarta etapa: Pruebas de flotación de ciclo cerrado, una vez en la flotación se consiguió buenos resultados con el reactivo segundario A-242 se hace una prueba de flotación de ciclo cerrado para evaluarla carga circulante, el grado del concentrado y % de recuperación.
- Quinta etapa diseño experimental: Optimización del consumo del reactivo A-242, Se procedió a realizar una serie de pruebas para evaluar el efecto metalúrgico y sacar el consumo de gramos por toneladas que es necesario para tener un buen performance metalúrgico en la planta concentradora Cayllom
