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OPTIMIZACION METALURGICA: UNA ESTRATEGIA PARA ELEVAR EL VALOR
ECONOMICO DEL MINERAL. EXPUESTO EN EL V CONGRESO NACIONAL DE
MINERIA
Fernando Bermejo Severino Gerente de Operaciones
[email protected] Gustavo De La Torre Guzmn
Superintendente de Concentradora [email protected]
I.-INTRODUCCION El presente trabajo trata del desarrollo de un
proyecto de investigacin realizado en la Planta concentradora de la
Compaa Minera Raura S.A. para la optimizacin metalrgica del
concentrado del Zn, los resultados obtenidos son: la implementacin
de un esquema moderno para la flotacin de Zn con lo cual se logro
incrementar en $/TMS 2.46 el valor econmico del mineral, lo cual
significa mayores ingresos econmicos para la empresa y el logro de
un esquema moderno para la flotacin del Zn. II. DESARROLLO 2.1
EVALUACION DE LAS CONDICIONES DE OPERACIN DEL CIRCUITO DE FLOTACION
DE ZINC AL AO 1999 2.1.1 La primera accin realizada al inicio de
los trabajos de optimizacin fue realizar un examen de la operacin
de este circuito encontrndose a primera vista la condicin
prevaleciente en esta parte del circuito que fue la inclusin de 2
celdas tanque-acondicionador OK 30 TC de 1000 ft 3 de capacidad
marca OUTOKUMPU ubicados entre dos tanques convencionales para
acondicionamiento de la pulpa. Teniendo la errada conviccin de que
este hecho iba a mejorar la calidad y recuperacin de este elemento
al operarse selectivamente y con mayores tiempos de flotacin y
acondicionamiento. Luego de la flotacin parcial rougher zinc I-A en
la celda acondicionador OK 30 TC N 1, el manejo integral del
proceso de flotacin rougher/scavengher zinc comprende un total de
103.734 tm/hr contenido en una pulpa de ingreso de 28.01% de slidos
y en la pulpa saliente (segn los productos obtenidos) de 20.06% de
slidos. Este proceso se efecta con el 16.81% de carga circulante
(alimento fresco al circuito de zinc 88.803 tm/hr 100.0%); requiere
la adicin extra de 3.1060 m3/min de agua de proceso, constituyendo
el registro mas alto (46.83%) del total requerido en
la concentradora. El tiempo de flotacin promedia entre 14.51 y
16.40 minutos. La distribucin general de los productos obtenidos es
la siguiente: Concentrado rougher Zinc - I y II, se alimenta a la
etapa de limpieza zinc 1. Concentrado Scavengher Zinc, carga
circulante que regresa a la etapa rougher zinc I va la
celda-acondicionador OK 30 TC y acondicionador 11x11(etapa de
acondicionamiento zinc II). Relave Scavengher Zinc, constituye el
relave final del proceso de flotacin selectiva de la concentradora.
En otras palabras el circuito con el que operbamos era un circuito
convencional que se sigue usando todava en pleno siglo XXI en el
Per. A partir de una dilucin de 1.855 (35.03% de slidos) de la
pulpa de alimento fresco (relave de flotacin bulk). Se estaba
finalizando el proceso con una pulpa (relave final) de alta dilucin
4.525 (18.10% de slidos). 2.1.2 Flotacin Limpieza de Zinc. a) Se
realiza en 3 etapas de arreglo convencional en cascada. El total de
la pulpa de alimentacin ingresaba a la etapa de limpieza zinc I,
siendo el contenido de slidos del 36.45% (17.492 tm/hr); en tanto
que la pulpa saliente, de acuerdo a los productos obtenidos,
presentaba un promedio de slidos del 26.90%. La operacin de limp.
zinc implicaba la adicin extra de 0.3072 m3/min de agua de proceso,
tiempo posible de flotacin de 17.54 minutos. b) La generacin de
cargas circulantes en el proceso de flotacin de limpiezas de zinc,
tambin resultaba impresionante; En efecto la limpieza de los
concentrados rougher zinc I y II, con un volumen inicial de solo
17.492 tm/hr, experimentan un crecimiento mximo del orden de
673.58% (117.823 tm/hr). Este crecimiento estuvo colmatando la
capacidad de uso efectivo de las celdas de flotacin, reducindose de
esta manera el tiempo real posible del orden de 17.54 minutos a una
residencia entre 0.66 y 1.38 minutos. 2.2 TRABAJOS DE INVESTIGACION
A NIVEL DE LABORATORIO. El objetivo fue la evaluacin de los
parmetros influyentes para la optimizacin de la performance
metalrgica del zinc. Uno de las primeros trabajos fue realizar el
estudio mineralgico de nuestro mineral el cual nos confirmo alto
contenido de esfalerita que nos dio visos para obtener concentrados
de hasta 60% de calidad. Las siguientes variables a examinarse
seguidamente fueron los siguientes: 2.2.1 Tiempo de
acondicionamiento. El tiempo de acondicionamiento con el colector
tienen efectos significativos con el grado y recuperacin del
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concentrado de Zn, la relacin podemos observarla en la (figura
1).Con el incremento del tiempo de acondicionamiento, el grado del
concentrado se incrementa hasta 60% esto debido a la mejora de la
eficiencia significativamente en la etapa de limpieza.
Los resultados obtenidos fueron usando diferentes tipos de
acondicionamiento con reactivos entre los rangos de 5 10 minutos en
todas estas pruebas con una fuerza de acondicionamiento de 3
kWh/m3
Fig.1 Efecto de tiempo de acondicionamiento en el grado y
recuperacin de Zn.
2.2.2 Remolienda total del concentrado de Zinc. El grado del
concentrado de Zn tambin mejora con la fineza de la remolienda con
K 80 = 40 um (Fig. 2), sin embargo en la planta de Raura se tiene
la capacidad moledora para obtener un producto con K 80 = 35 um. El
nico inconveniente es acondicionar la bomba para captar todo el
concentrado de Zn en un solo punto por la lejana de la ubicacin del
molino. Fig. 2 Efecto de remolienda y sobremolienda.
2.2.3 Nivel de adicin de sulfato de cobre. Se evala en el rango
de 300 gr./ton (0.8 lb/ton) a 700 gr/ton (1.876 lb/ton); la figura
3 muestra que con 300 gr/ton de adicin la recuperacin baja cuando
se desea obtener un concentrado limpio.
La adicin de sulfato de cobre es uno de los parmetros de mayor
significacia juntamente con el grado de liberacin. Fig. 3 Efecto de
adicin Sulfato de Cobre
El pH ideal obtenido en la etapa de desvastado fue de 10.8, y
examinando el punto de aadidura de la cal se estableci despus de
aadir el CuSO4. Un pH alto en la devastadora aumentaba la
flotabilidad de la ganga y mucho insoluble en el concentrado. El pH
en las etapas de limpieza deber mantenerse entre 11.5 11.8. Con las
pruebas realizadas el proceso de tratamiento final es adaptable a
las instalaciones de la concentradora sin un requerimiento de mucha
inversin. 2.3 FLOWSHEET El flowsheet propuesto al final de los
trabajos experimentales propone las modificaciones tal como se
muestra en la Fig. 1 de los anexos. La foto N 1 muestra el arreglo
en serie superacondiconador Celda tanque OK -30 TC. 2.4
IMPLEMENTACIN Y ESCALAMIENTO. 2.4.2 IMPLEMENTACIN Y PUESTA EN
MARCHA. Durante la implementacin se instalo 03 acondicionadores que
fueron recuperados de diferentes usos y convertidos a
acondicionadores de alta intensidad ubicndolos en serie. 02
acondicionadores 8 x 8 y 01 acondicionador 11 x 11. Estos sper
acondicionadores (MADE IN RAURA.) que trabajan en serie, logran
agitar la pulpa a una gran intensidad de tal forma que los
reactivos que se van adicionando independientemente y
secuencialmente en cada uno de ellos tengan una interaccin entre
si
Ef e c t o de l Ti e mpo de Ac ondi c i ona mi e nt o e n e l gr
a do y
r e c upe r a c i n de Zi nc
3 5
4 0
4 5
5 0
5 5
6 0
6 5
7 0
7 5
8 0
8 5
3 5 4 5 5 5
%Ley del Conc. de Zi nc
Acondicionamiento 10Acondicionamiento 15Acondicionamiento 5
Efecto de Remolienda y Sobremolienda
7 5
8 0
8 5
9 0
9 5
1 0 0
40 50 60
% Le y Conc . Zi nc
3 9 micrones 75 micrones
E f ect o de Adi ci n de Sul f at o de Cobr e
6 0
6 5
7 0
7 5
8 0
8 5
9 0
9 5
1 0 0
40 50 60
% Le y Conc . Zi nc
CuSO4 - 700 g/tCuSO4 - 500 g/tCuSO4 - 300 g/t
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mucho ms efectiva con los minerales que queremos recuperar. Un
diseo del sper acondicionador usado en la etapa de
acondicionamiento de zinc se muestra en la Fig.4 Adems, dentro de
las modificaciones mas significativas, se abri el circuito de 1ra.
Limpieza previa al incremento de la capacidad del tiempo de
flotacin de esta etapa y en vez de remoler los medios de zinc esta
vez el molino de bolas 8x8-C Allis Challmers oper con las espumas
de todos los concentrados rougher. Con estos cambios se observo que
el molino de bolas 8x8 produca sobremolienda del concentrado de Zn
porque quedo sobredimensionado para el nuevo requerimiento por lo
que se reemplazo por un molino de bolas 5x6 que s tenia
acondicionando para el circuito bulk, finalmente se decidi reubicar
estos molinos de la siguiente manera; el molino 8x8 - C se ubico
como segundo molino de remolienda bulk y el molino 5x6 se ubico en
el circuito de bulk para la liberacin de los medios de Cu- Zn-Fe. ;
otro de los beneficios de la reubicacin de los molinos al circuito
bulk fue de mejorar la liberacin del Cu en esta etapa y evitar la
sobremolienda del concentrado de Zn que repercuta en el incremento
de la humedad del producto final. Con estos cambios, se elimino el
problema de carga circulante de la limpieza de Zn, as se tuvo un
mejor control de la pirita y los insolubles que afectaban el grado
logrando nuestro objetivo de limpiar mas el concentrado de zinc.
Durante la puesta en marcha se hizo un seguimiento metalrgico y se
optimizo las siguientes variables:
- Tiempo de acondicionamiento con reactivos.
- Dosificacin del consumo de Sulfato de - -
- cobre
- Reduccin del consumo de colector. - Recirculacin de aguas de
espesadores y
control de pH. En el diagrama de flujo No. 2 se observa los
arreglos del circuito con el que actualmente venimos trabajando
obteniendo resultados muy favorables. En el nuevo circuito de zinc
que se muestra en la Fig. 2 del anexo puede notarse que se elimin
el molino de bolas 5 x 6, que ningn beneficio nos daba en esta
etapa. Se opera con el circuito de zinc; con los sper
acondicionadores en serie en los cuales se aade sulfato de cobre,
cal , Xantato Z-11 y espumante respectivamente. 2.5 LOS RESULTADOS
Y BENEFICIOS. Para demostrar que con la optimizacin metalrgica se
eleva el valor econmico del mineral se va a hacer una demostracin
practica. Es decir, como? fue la metalurgia en el ao 2000 y como?
es la metalurgia en el ao 2005, definitivamente, el cambio es
sustancial; para tal efecto efectuaremos comparaciones de los dos
balances comparativos. En el cuadro No 1 observamos el balance
metalrgico acumulado al mes de agosto del ao 2000 fecha de inicio
de los trabajos de optimizacin, con la variante de considerar los
precios de los metales acumulados al mes de mayo del ao 2005 para
las comparaciones respectivas con el siguiente cuadro. En el cuadro
No 2 presentamos el balance metalrgico acumulado al mes de mayo
Fig. 4 Diseo del Sper acondicionador
Foto N1 : Superacondiconador Celda OK-30 TC
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del 2005; para efectos de evaluacin del rendimiento metalrgico
de la mejor performance obtenida en el circuito de Zn en estos
ltimos aos, mantenemos las mismas leyes de cabeza, de concentrado
de cobre ,relave y concentrado de plomo del ao 2000, solo
introducimos los resultados optimizados de la metalurgia del Zn
manteniendo las mismas cotizaciones en
ambos balances con lo cual podemos observar que el valor del
mineral se incrementa en 2.46 $/ton , solo por la mejor metalurgia
del Zn, sin embargo nuestra metalurgia total , considerando adems
el de Cu y Plomo se muestra en el anexo, balance metalrgico en la
tabla N 3.
Cuadro No. 1 : Balance Metalrgico acumulado al mes de agosto del
ao 2000
Cuadro No. 2: Produccin acumulada al 24 de mayo del 2005 luego
de haber implementado el nuevo mtodo y circuito de zinc,
considerando para el balance, constantes las leyes de cabeza,
concentrados de Cu,Pb y relave final del cuadro No. 1 e
introduciendo los resultados metalrgicos actuales de la metalurgia
del Zn. Para los fines de comparacin.
2.6 CONSUMO DE REACTIVOS. La reduccin del consumo de reactivos
es bastante significante tal como podemos apreciar en el grfico de
la Fig. N 6. El menor consumo se refleja en la totalidad de los
reactivos usados en este circuito , estos logros se deben a la
ventaja de haber incrementado la capacidad de los
Fig. 5 Reduccin en (US$/TMS) por efectos del menor consumo
reactivos.
equipos tanto de acondicionamiento como los de tiempo de
flotacin en todas las etapas del circuito de zinc en general . Por
otro lado, el efecto de los acondicionadores de alta intensidad
permiten un contacto mucho mas homogneo entre los reactivos y los
elementos valiosos inclusive los ultra finos. La optimizacin
continua
Fig. 6. Reduccin del consumo de reactivos principales.
Costo en U$/TMS de Consumo de Reactivos
1,5
1,31,368
1,508
1,129
1,514
1,31,4 1,25
1,274
1,0281,007
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
1,8
U$/
TMS
PLAN REAL
Consumo de Reactivos en Lb/TMS para la flotacin
Zinc
1.267
2.666
3.563
2.263
1.829
1.3611.3851.648
1.817
1.582
0.8410.9780.7050.602
1.1441.3231.1921.355
2.615
3.934
0.066
0.049
0.026
0.0390.038
0.038
0.034
0.0370.035
0.057
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
3.50
4.00
4.50
5.00
PROM
-99
PROM
-00
PROM
-01
PROM
-02
PROM
-03
PROM
-04
Ene-0
5
Feb-0
5
Mar-0
5
Abr-0
5
Lb/T
MS
(CuS
O4
y C
al)
0.000
0.010
0.020
0.030
0.040
0.050
0.060
0.070
Lb/T
MS
(Z-1
1)
CuSO4, 10 % Cal Z-11, 5 %
Leyes Distribuciones ValorProductos TMS Oz Ag % Cu % Pb % Zn %
Ag % Cu % Pb % Zn $/TonAlimentacion 443089 3.049 0.653 1.621 5.199
100.00 100.00 100.00 100.00 60.67Conc. Cobre 7625 66.364 23.366
10.462 6.351 37.46 61.58 11.11 2.10 956.15Conc. Plomo 9025 50.160
2.234 60.775 6.455 33.51 6.97 76.37 2.53 641.28Conc. Zinc 37698
3.167 1.620 0.850 53.812 8.84 21.11 4.46 88.06 366.16Relave 388740
0.508 0.077 0.149 0.433 14.62 10.35 8.06 7.31Cotizaciones Mayo -
05: 7.072235 151.364915 42.559225 57.144085
BALANCEMETALURGICO ACUMULADO AL 31 DE AGOSTO 2000
Leyes Distribuciones ValorProductos TMS Oz Ag % Cu % Pb % Zn %
Ag % Cu % Pb % Zn $/TonAlimentacion 221657 3.049 0.653 1.621 5.199
100.00 100.00 100.00 100.00 63.13Conc. Cobre 4105 66.364 23.366
10.462 6.351 40.31 66.27 11.95 2.26 956.15Conc. Plomo 4533 50.160
2.234 60.775 6.455 33.64 7.00 76.67 2.54 641.28Conc. Zinc 17507
2.930 1.350 0.670 57.830 7.59 16.33 3.26 87.85 409.06Relave 195512
0.508 0.077 0.149 0.433 14.70 10.40 8.11 7.35Cotizaciones Mayo -
05: 7.072235 151.364915 42.559225 57.144085
BALANCE METALURGICO CON LA METALURGIA ACTUAL DEL ZINC
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De la Torre, 5 de 8
en funcin a las leyes de cabeza, la reduccin del consumo de los
reactivos traducidos en $/TMS acumulados al a abril del 2005
podemos apreciar en la Fig. 5. 2.7 COMENTARIOS FINALES. Las Figuras
7 y 8. nos muestran la evolucin de la mejora metalrgica del
circuito de Zn, si consideramos la produccin anual acumulada de los
aos 2003 y 2004 que fue de 1141,688 TMS, habiendo logrado subir el
valor del mineral en $USA 2.46 solo por mejor metalurgia del zinc
nuestros ingresos han tenido un beneficio econmico adicional de
2808,552 $USA; imaginemos estos beneficios en Empresas mineras que
tratan sobre las 100 000 TMS mensuales, el beneficio seria mayor.
Fig. 7 Evolucin de la metalurgia del Zn.
Al obtener un producto mucho mas limpio de concentrado de zinc y
con menor contenido de impurezas se reduce un promedio de 7% de
peso el concentrado a ser transportado hacia la ciudad de Lima ,que
tambin significan ahorros por estos concepto al dejar de
transportar impurezas innecesariamente junto con los concentrados.
Fig. 8. Performance metalrgica del Zinc
III CONCLUSIONES
El mtodo de flotacin de Zinc utilizado actualmente en la Planta
Concentradora Raura, es un sistema nuevo implementado en el Per.
Que nos a significado ingresos adicionales y beneficios econmicos
significativos para la empresa.
El grado de zinc subi de 53.82% a 57.83% a pesar de que la ley
de cabeza est en descenso, ver Fig 7.
Se elevo el valor del mineral en un promedio de 2.46 $/ton solo
por el Zinc.
Se redujo el consumo de reactivos. El incremento del valor del
mineral es
impactante para tal efecto consideramos la metalurgia actual
simulando con las leyes de cabeza del ao 2000. (ver tabla N 3 del
anexo) .El incremento es de $/TMS 7.68 .
IV RECOMENDACIONES
Los resultados metalrgicos y econmicos logrados evidencian que
se puede seguir haciendo estudios con variaciones en variables de
control. As como seguir haciendo seguimientos continuos al
desarrollo de este y otros mtodos alternativos buscando siempre el
mejoramiento continuo.
Para las operaciones en otras compaas es necesario replantear
todas las investigaciones realizadas sobre la performance del
circuito abierto. Esto har abrir nuevas rutas de investigacin de
los metalurgistas actuales y de la nueva generacin
V REFERENCIAS 1. C.J.Perez., p 15-18. Servicio de Consultora.
Para Cia Minera Raura mayo 1999. 2. Lakefield Research, The
recovery of copper,lead and zinc from raura mill feed ore. P 16,
21, 30. Report 2. enero 2001 3. Informes internos del Laboratorio
metalrgico de Cia. Minera Raura S.A. 4. Principles of Flotation.;
R. P. King 5. Optimizacin del circuito de molienda / clasificacin y
determinacin de la optima poltica de recarga de bolas para
Ca.Minera Raura: MOLY COP Adesur SA 6. Flotation Theory Reagent and
Ore Testing: Ronald D. Crozier. 7. Diseo y Simulacin de Circuitos
de Molienda y Clasificacin: Leonard G. Agustin - Fernando Concha VI
AGRADECIMIENTO
METALURGIA DEL Zn
88,71
87,79
88,48
89,15
88,01
88,1588,23
53,811
56,00656,611
57,55957,219
57,129
53,870
87,00
87,50
88,00
88,50
89,00
89,50
90,00
90,50
91,00
91,50
92,00
1999
2000
2001
2002
2003
2004
PROM
-05
% R
ecup
erac
in
51,000
52,000
53,000
54,000
55,000
56,000
57,000
58,000
% L
EY D
EL Z
INC
% Recup. Zn % LEY Zn
FACTOR METALURGICO DEL ZINC
917,37
1373,39
1283,53
1142,721100,66
905,00
858,04
600700
800900
10001100
120013001400
15001600
1999
2000
2001
2002
2003
2004
PROM
-05
Fact
or M
etal
rgi
co
Factor Metalrgico,FM-Zn
F.M = ( % Ley Conc. X % Recup.) %Ley Cabeza
-
De la Torre, 6 de 8
A los ingenieros Heraclio Ros Quinteros, Jaime Tumialn, dems
directivos de la empresa, por haber apostado por el cambio en los
difciles momentos en el que atravesaba la Minera.
A todo el personal de Planta Concentradora, quienes con su
esfuerzo diario logran los resultados cada vez mas exigentes que se
plantean.
-
De la Torre, 7 de 8
ANEXOS FIGURA No. 1 DIAGRAMA INICIAL DE IMPLEMENTACIN DE
FLOTACIN DE ZINC
FIGURA No. 2 DIAGRAMA DE FLUJO ACTUAL DE LA SECCIN FLOTACIN
ZN.
-
De la Torre, 8 de 8
Tabla N 3. Balance simulado con leyes de cabeza del ao 2000 y
los resultados metalrgicos del Cu, Pb y Zn actuales.
Leyes Distribuciones ValorProductos TMS Oz Ag % Cu % Pb % Zn %
Ag % Cu % Pb % Zn $/TonAlimentacion 219376 3.049 0.653 1.621 5.199
100.00 100.00 100.00 100.00 68.35Conc. Cobre 3393 61.130 30.250
2.900 5.480 31.01 71.65 2.77 1.63 1148.08Conc. Plomo 4530 67.240
1.410 67.240 4.280 45.54 4.46 85.65 1.70 806.76Conc. Zinc 18197
2.930 1.350 0.670 57.830 7.97 17.15 3.43 92.26 409.06Relave 193256
0.400 0.050 0.150 0.260 11.56 6.75 8.15 4.41Cotizaciones Mayo - 05:
7.072235 151.364915 42.559225 57.144085
BALANCE METALURGICO CON LEY DE CABEZA DEL AO 2000 Y LA
METALURGIA ACTUAL AL 23 DE MAYO DEL 2005.
