1. Conceptos Generales

PROGRAMA DE CAPACITACIÓN OPERACIÓN EN PLANTAS MINERAS

CURSO I: CONCEPTOS GENERALES

AREQUIPA

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CURSO I CONCEPTOS GENERALES DE PLANTAS MINERAS

TABLA DE CONTENIDOS CAPITULO I: FUNDAMENTOS DE GEOMETALURGIA Y MINERALURGIA

1.

2.

3.

4. 5. 6. 7. 8. 9.

INTRODUCCIÓN. 1.1 Concepto de roca total. 1.2 El modelo Geo metalúrgico. 1.3 Implementación geometalúrgica. 1.4 Etapas de un plan geometalúrgico. 1.5 Planificación Geo metalúrgica. 1.6 Procedimiento de la implementación del modelo geometalúrgico. YACIMIENTO. 2.1 Tipos de yacimiento. 2.2 Clasificacion de yacimientos minerales. 2.3 Relacionados al magmatismo. 2.4 Relacionados a vulcanismo continental. 2.5 Tipos de yacimientos epitermales de Au –Ag. –Ag. 2.6 Relacionados al vulcanismo submarino. 2.7 Modelo conceptual de yacimientos de sulfuros masivos. 2.8 Relacionados a intrusivos intermedios a félsicos. LA TIERRA Y SU ESTRUCTURA. 3.1 Estructura interna. 3.2 Capas mecánicas. 3.3 Las rocas, tipos de rocas y ciclo de las rocas. ROCAS IGNEAS. 4.1 Estructuras ígneas ROCAS SEDIMENTARIAS. 5.1 Ambientes sedimentarios ROCAS METAMORFICAS EL CICLO DE LAS ROCAS. LOS MINERALES. MINERALOGIA MICROSCOPICA. MICROSCOPICA. 9.1 Análisis químico vs. Mineralogía. 9.2 Aspectos a considerar en un estudio mineralógico.

1 2 4 7 8 10 12 24 24 24 25 26 29 30 31 32 39 39 39 40 41 44 44 45 46 48 49 50 50 50

CAPITULO II: METALURGIA EXTRACTIVA.

1. 2.

INTRODUCCIÓN. DEFINICIÓN Y CONCEPTOS. 2.1. Mena. 2.2. Ganga. 2.3. Mineral primario (primary ore). 2.4. Mineral secundario (secondary ore). 2.5. Mineral sulfurado. 2.6. Mineral oxidado.

54 55 55 56 56 56 56 56




























3. 4. 5.

6.

PROCESAMIENTO DE MINERALES. 3.1. Principales ventajas y desventajas de la Hidrometalurgia y Pirometalurgia. PRINCIPALES PRODUCTORES DE MINERALES EN EL MUNDO. GENERALIDADES EN PLANTAS CONCENTRADORAS (SULFUROS). 5.1. Introducción. 5.2. Principales áreas de una planta concentradora. GENERALIDADES EN PLANTAS HIDROMETALURGICAS (ÓXIDOS). 6.1. Introducción. 6.2. Principales áreas de una planta hidrometalúrgica.

57 59 60 64 64 65 72 72 72

CAPITULO III: CONCENTRACIÓN DE MINERALES.

1.

2. 3.

INTRODUCCIÓN. 1.1. Separación por medios densos. 1.2. Separación en corrientes verticales. 1.3. Separación en corrientes longitudinales. longitudinales. CONCENTRADORES CENTRIFUGOS. CONCENTRACIÓN MAGNÉTICA. 3.1. Separadores magnéticos para la separación de fragmentos metálicos. 3.2. Separadores magnéticos que operan como concentradores y purificadores.

79 79 80 81 82 82 84 84

CAPITULO IV: HIDROMETALURGIA.

1. 2. 3.

ASPECTOS FUNDAMENTALES. 1.1. Hidrometalurgia VS Pirometalurgia. CONSIDERACIONES TERMODINÁMICAS. TERMODINÁMICAS. CONSIDERACIONES CINÉTICAS

86 87 91 93

CAPITULO V: PIROMETALURGIA.

1. 2.

3.

INTRODUCCIÓN. PRINCIPALES OPERACIONES PIROMETALURGICAS. 2.1. La Calcinación. 2.2. La Tostación. 2.3. Fusión. 2.4. Volatilización. 2.5. Metalotermia. 2.6. Electrólisis ígnea o de sales fundidas. PROCESO DE TOSTACIÓN DEL COBRE. 3.1. Proceso de tostación parcial de concentrados. 3.2. Alimentación de concentrados al horno de fusión. 3.3. Fusión de concentrados.

95 95 95 95 95 96 96 96 96 96 97 97




























4.

5.

PROCESO DE FUNDICIÓN. 4.1. Recepción y muestreo. 4.2. Proceso de Fusión. 4.3. Proceso de Conversión. 4.4. Proceso de Pirorefinación. FUNDENTES.

98 99 100 100 100 101

CAPITULO VI: MUESTREO.

1. 2.

3. 4. 5.

PREPARACIÓN MECÁNICA DE MUESTRAS. 1.1. Objetivos de la preparación de muestras TIPOS DE MUESTREO. 2.1. Muestreo de sólidos. 2.2. Muestreo de líquidos. 2.3. Muestreo de pulpas. 2.4. Muestreador secundario para pulpas. 2.5. Muestreador Automático Para Soluciones. ELECCIÓN DE LAS MUESTRAS. 3.1. Categoría de los tipos de muestreo. PROCEDIMIENTO DEL MUESTREO. TEORIA DEL MUESTREO.

103 104 109 109 109 110 110 111 112 113 114 114



























CURSO I CONCEPTOS GENERALES DE PLANTAS MINERAS FUNDAMENTOS DE GEOMETALURGIA. 1. INTRODUCCIÓN. En la industria minera no siempre se realiza un adecuado estudio previo de la relación entre la mineralización existente en el yacimiento, el tratamiento y la concentración de la mena, lo que impide la optimización en los procesos y conduce hacia un mal procesamiento del mineral con consecuencias nefastas para el medio ambiente. Para la optimización de estos procesos, la geo metalurgia se apoya en la Mineralogía. La aplicación de la microscopía de reflexión permite la identificación, cuantificación y caracterización de las fases minerales presentes en secciones pulidas para de esta manera conocer la realidad de la mena tratada y su comportamiento. Se observa una clara tendencia en las empresas mineras del mundo por la adopción del modelamiento geometalúrgico como respuesta al hecho de que los ejecutivos se han dado cuenta de que para llevar a cabo una gestión de producción efectiva, es absolutamente esencial lograr mejor precisión para el cálculo de los insumos mineros. La Geometalurgia, Geometalu rgia, consiste en la selección de muestras minerales geológicamente geológicame nte identificadas con las que se determinan determinan los los parámetros parámetros metalúrgicos; metalúrgicos; y se ejecuta una distribución de estos parámetros en un cuerpo mineral, aplicando técnicas geoestadísticas para validar un modelo de distribución espacial.

Figura 1. Las competencias colectivas



























CURSO I CONCEPTOS GENERALES DE PLANTAS MINERAS CONCEPTO DE ROCA TOTAL. En los yacimientos de baja ley, como los pórfidos de Cu-Mo, las menas sólo llegan a constituir el 1 a 2 % de la roca; el resto son gangas (cuarzo, silicatos, óxidos, oxisales, etc.); la proporción de la mena en un yacimiento de oro diseminado es aún mucho menor. En toda operación minera y de beneficio de mineral (chancado, lixiviación, flotación), las gangas (más del 98% de la roca) son las protagonistas. Problemas como: resistencia a la conminución (aumento de la carga circulante), consumo de energía, consumo de ácido, disminución de la recuperación, pérdidas metalúrgicas, etc., por lo general tienen que ver mucho más con las gangas que con las menas. Para poner en práctica el entendimiento e importancia de este concepto se requiere implementar sistemas de caracterización geo-metalúrgica (químico, mineralógico, textural y físico-mecánico) empleando equipos analíticos modernos, rápidos y de alto rendimiento. La pirámide que se muestra, trata de mostrar gráficamente la importancia de los cuatro tipos principales principales de análisis; también podríamos imaginarnos que se trata de una mesa donde cada tipo de análisis es una pata; es obvio que podría faltar un tipo de análisis, pero de ninguna manera dos; aunque lo ideal es una caracterización completa.

Figura 2. Pirámide de la caracterización metalúrgica

Para explicar este concepto en forma más clara vamos a suponer que tenemos una roca con alta ley de Cu (análisis químico). Para poder escoger el método de beneficio (lixiviación, flotación) más adecuado necesitamos saber cuál es el mineral o minerales que aportan este cobre (análisis mineralógico). mineralógico). Suponiendo que se tiene casi pura calcosita (el sulfuro secundario de Cu de más alta lixiviabilidad) es obvio que el método ideal sería la lixiviación; sin embargo si la calcocita se encuentra mayormente encapsulada en el cuarzo (análisis textural) la recuperación será





























CURSO I CONCEPTOS GENERALES DE PLANTAS MINERAS Otra característica gravitante es la resistencia mecánica de la roca, la cual es bien caracterizada por la carga puntual medida en trozos de testigos de perforación, con el único requisito de estar libre de fracturas (“roca intacta”); los resultados en MPa (megapascales) son de mucha utilidad para la clasificación geomecánica de la roca, pero además para predecir el comportamiento de la roca durante los procesos de conminución. Los minerales que afectan sensiblemente el proceso de beneficio mineralúrgico son las denominadas denominadas variedades variedades mineralógicas mineralógicas críticas, que para el caso caso de la lixiviación lixiviación generalmente son los carbonatos, arcillas, consumidores de ácido, etc.; mientras que para la flotación son las arcillas, la pirofilita, los minerales de As, etc. La ocurrencia de estos minerales es variable en cada tipo de yacimiento, e incluso dentro de cada yacimiento; por lo que se debe estudiar su impacto en el proceso de beneficio a través de pruebas metalúrgicas específicas. Una vez que las variables mineralógicas mineralógicas críticas, o alguna combinación de éstas, ya se hayan modelado metalúrgicamente, metalúrgicamente, entonces se deberá realizar el análisis mineralógico sistemático (AMS), banco por banco, preferiblemente siguiendo la secuencia de minado programada por años, con lo cual se estará implementando lo que se denomina: modelo geo-metalúrgico Se muestra un modelo geo-metalúrgico hipotético, que está constituido por un arreglo de bloques cúbicos que cubren toda la extensión económica del yacimiento, clasificándolo en bloques muy rentables (rojo), moderadamente rentables (naranja) y de baja rentabilidad (verde). La rentabilidad de cada bloque se debe calcular no sólo en base a la ley (como se hace en los modelos geológicos tradicionales) tradicionales) sino ésta se debe reajustar considerando la recuperación y los sucesivos reajustes por costos adicionales como: Consumo de energía (por la presencia de otros tipos de minerales de alta resistencia mecánica: cuarzo-turmalina-etc.) Consumo de ácido ácido (por la alta alta concentración de minerales consumidores de ácido: biotita, cloritas, carbonatos, etc.) Disminución de la recuperación por la presencia de altos porcentajes de arcillas Disminución de la ley del concentrado concentr ado de molibdeno por su contaminación contaminació n con pirofilita (filosilicato de flotabilidad natural), etc. 

 

 

Este tipo de modelos también permite evaluar en forma separada cualquiera de las variables que están registradas en cada bloque. Por ejemplo podemos modelar las arcillas para poder conocer la distribución de éstas, facilitando así la mezcla (“blending”) de las zonas altas en

arcillas con las bajas en arcillas; disminuyendo así los temibles efectos y perturbaciones que






























Figura 3. Modelo Geo metalúrgico

El modelo Geo metalúrgico. En una operación minera, los principales receptores de los geólogos son los mineros y metalurgistas. Aparte de la ley de cabeza y el tonelaje, sabemos que la preocupación principal de los mineros está en la estabilidad de los taludes, optimizar la voladura, la planificación de minado (de largo y corto plazo) y la selección de mineral (primario, secundario, mixto/transicional o desmonte). Por su parte los metalurgistas están preocupados principalmente por el tonelaje procesado, el consumo de reactivos, la recuperación, la ley de la solución de cosecha, la ley del concentrado, etc. Es preferible llamar a la metalurgia extractiva MINERALURGIA, ya que eso nos recordará que se trata de procesar MINERALES y que los problemas involucrados serán principalmente MINERALOGICOS y que por lo tanto se requiere de ANALISIS MINERALOGICOS para resolverlos.






























Figura 6. Modelo geológico

Caracterización geológica.





























CURSO I CONCEPTOS GENERALES DE PLANTAS MINERAS Las condiciones medioambientales demandan una preocupación una vez que el material rocoso sea removido de las canteras y depositado en los botaderos de material estéril. Por el mismo motivo, se requiere tener especial atención con los productos depositados en los tranques de relave que se forman posterior a los procesos metalúrgicos de flotación y de los materiales remanentes de las pilas de lixiviación. Esto lleva a que la captura de datos geológicos, a través de mapeo de sondajes y superficie, combine el objetivo de cumplir con el modelamiento de las leyes económicas, como con el modelamiento de minerales y elementos deletéreos que afecten el entorno cuando han sido removidos, transportados transportados y almacenados en botaderos, tranques de relave o pilas.

Roca in situ Remoción de Material estéril

Chancado Y Molienda Flotación

Lixiviación

Botaderos de estéril Tranques de relaves Pilas de Lixiviación

Caracterización Geológica Figura 7. Caracterización Geológica

Caracterización metalúrgica. El proyecto conceptual conceptual de de la planta planta de beneficio beneficio debe debe partir de la ubicación ubicación de la tolva de recepción del mineral de la mina y desarrollarse desarro llarse siguiendo los pasos señalados en el diagrama de flujo respectivo. - El diagrama de flujo se desarrollara de acuerdo al proceso seleccionado seleccionado y con las las

constantes y parámetros de terminados en las experimentaciones experimentaciones metalúrgicas.

- A partir del diagrama de flujo y con base en la capacidad del proyecto, deberá

formularse el balance de materiales, que servirá para seleccionar los equipos





























CURSO I CONCEPTOS GENERALES DE PLANTAS MINERAS IMPLEMENTACIÓN GEOMETALURGICA. La importancia de la geometalurgía se basa su principio en la comprensión de que las menas son combinaciones de minerales, no de elementos químicos y, puesto que todos los procesos tratan con minerales, son las características fisicoquímicas de éstos las que determinan las condiciones condiciones de un proceso de recuperación industrial industrial minera. minera. Toda la información que se deriva de un estudio geometalúrgico geometalúrgico se puede utilizar en procesos relacionados con la evaluación de recursos, los métodos de explotación y los métodos de beneficio de un mineral. A continuación se mencionan mencionan algunas de estas estas posibilidades posibilidades de información: información:

A.- Para el Área de Geología. Capacidad Capacidad de:        

Extraer la máxima información desde sondajes. sondajes. Generar exhaustivame exhaustivamente nte la base de datos geológica geológica y geoquímica geoquímica de sondajes. sondajes. Definir los dominios geológicos y geoquímicos. geoquímicos . Obtener validez validez estadística y geoestadística de la base de datos de sondajes. Comprender los procesos procesos físicos y químicos químicos de de formación formación del yacimiento. Establecer controles controles para la distribución distribución espacial espacial de parámetros parámetros geológicos, geológicos, geoquímicos geoquímicos y metalúrgicos. Crear modelos más informados y educados de recurso mineral. Incrementar la confianza en los los modelos de recurso mineral.

B.- Para el Área Minera. Capacidad Capacidad de:         

Acceso a variabilidad espacial geológica, geoquímica y metalúrgica. metalúrgica . Optimizar diseño minero de tajo abierto y subterráneo. subterráneo. Minimizar dilución estéril/mineral. Crear recursos mineros mejorados. Optimizar secuencia de extracción estéril – mineral. Minimizar la extracción de elementos contaminantes. contaminantes. Maximizar la programación de producción. Incrementar Increment ar la confianza en la declaración de reservas. reservas . Incrementar la productividad productividad minera.































CURSO I CONCEPTOS GENERALES DE PLANTAS MINERAS D.- Para el Área Ambiental Capacidad Capacidad de: Reducir y administrar la generación de drenaje ácido  Disminuir el aporte de elementos contaminantes contaminant es en botaderos, relaves y emisarios  Contener posibles eventos de contaminación ambiental  Evaluar escenarios escenarios variables variables 

E.- Para el Área de Marketing Capacidad Capacidad de:  Incrementar  

la calidad y tonelaje del producto Mejorar el conocimiento conocimiento de la Calidad del del Producto Evaluar escenarios escenarios variables variables

F.- Para el Área de Negocios Capacidad Capacidad de: Definir las estrategias corporativas óptimas a basarse en geología, minería, procesamiento mineral, ambiental, marketing, negocios, para maximizar el Valor Presente Neto mientras se minimiza la incerteza  Establecer políticas para definir leyes corte  Calcular retornos realistas en fundición y para cátodos  Mejorar Determinación Determinació n de fases de expansión minera y de procesamiento mineral definici ón de dimensión de equipos mineros y de procesamiento mineral  Optimizar definición 
































Figura 8. Unidad de geoconminución

Para lograr dividir el cuerpo del mineral en distintas unidades geometalúrgicas (UGM); o tipos de mineral, se considera:    

Comenzar con las zonas geológicas geológica s – definidas por el área de geología. Para cada zona, se selecciona una muestra representativa. Para cada muestra, medir todos características características Geometalúrgicas. Comparar las las características características geometalúrgicas, geometalúrgicas, y combinar combinar las zonas geológicas geológicas con condiciones similares.































CURSO I CONCEPTOS GENERALES DE PLANTAS MINERAS  Modelamiento

del proceso Condiciones óptimas.  Condiciones  Tonelaje, P80.  Recuperación.  Ley de concentrado.



Reconciliación.  Comparar las predicciones con las que actualmente logro la planta.  Comparar el plan minero con lo que actualmente logro la mina.  Incorporar restricciones mecánicas. mecánicas. programadas.  Paradas no programadas. bombeo, otros.  Limitaciones de bombeo,

 Evaluación   

El proceso geometalúrgico geometalúrgico siempre está cambiando. Cambios en la planta, la mina, mina, la economía. Es importante tener alguna métrica para evaluar evaluar el éxito.

Planificación Geo metalúrgica. La evaluación geometalúrgica implica cambios en los procedimientos tradicionales En estas se debe introducir técnicas de evaluaciones mineralógicas asociadas a los procesos metalúrgicos, respuestas de las diversas variables metalúrgicas e introducción de esas respuestas en la definición de bloques geometalúrgicos. Un bloque geometalúrgico es una porción tridimensional de mineral de yacimiento el cual ha sido caracterizado en cuanto sus diversas propiedades, tanto Geológicas como Metalúrgicas. Ello permite tener el registro completo del yacimiento de modo que el rendimiento metalúrgico y su valor económico quedan determinados mucho antes de que el mineral ingrese a la Planta Metalúrgica.
































Figura 9. Proceso de optimización en geometalúrgia































CURSO I CONCEPTOS GENERALES DE PLANTAS MINERAS La planificación exitosa de una mina requiere información proveniente de varias disciplinas diferentes (geología, química, mineralogía) o de parámetros (propiedades físicas, respuesta metalúrgica y mediciones mediciones geotécnicas).

































CURSO I CONCEPTOS GENERALES DE PLANTAS MINERAS Análisis estadísticos. Los análisis estadísticos univariados y bivariados son realizados para identificar las características básicas de las variables y evaluar la presencia correlaciones simples para variables de interés (leyes de Cu, Mo, etc.) Luego, se realiza un análisis estadístico multivariado que tiene el propósito de evaluar la presencia de una estructura estadística subyacente en la base de datos principal. Dicha estructura puede ser utilizada para clasificar tipos de muestras con características mineralógicas y texturales diferentes, que típicamente tienen respuestas metalúrgicas distintas


































































CURSO I CONCEPTOS GENERALES DE PLANTAS MINERAS Ensayos de Mineralogía  QEMSCAN   

Mineralogía Mineralogía de sulfuros, Liberación y asociación es más cara Limite detección baja (0.1% o menos)

 XRD     Microscopia

Arcillas, mineralogía de ganga Mineralogía Mineralogía de concentrados Límite de Detección más alta

óptica

































CURSO I CONCEPTOS GENERALES DE PLANTAS MINERAS TÉCNICAS Microscopía ptica de Polarización. Difracción de Rayos X. Microscopía Electrónica de Barrido.

PRINCIPIO

OBJETIVOS

Luz polarizada interactúa con muestra Identificación de minerales y de (sección delgada o pulida); imágenes características específicas tales como trasmitidas o reflejadas revelan propiedades alteración, tamaño de grano, asociaciones, ópticas de los minerales. etc. Análisis Modal. Grado de liberación. Irradiación con rayos X de una muestra Identificación de minerales cristalizados. pulverizada produce difracción en planos Análisis modal. (Pulverización de las cristalográficos de los minerales. muestras destruye morfología original). Haz de electrones bombardea una muestra Identificación de minerales y de conductiva. Electrones secundarios y características especiales. Microanálisis retrodispersos generan imagen. Detectores cuantitativo de elementos en sectores de espectro de rayos X (discriminados por la minúsculos de minerales. Análisis Modal. dispersión de la energía o de la longitud de Grado de liberación. onda) analizan composición química. Tabla 2. Mineralogía de procesos.

Mineralogía de Procesos Identificación y caracterización de materias primas. Solución de problemas operativos. Monitoreo y optimización de procesos.


































Figura 16. Muestras de sondaje

Preparación de muestras



































CURSO I CONCEPTOS GENERALES DE PLANTAS MINERAS Determinación de Parámetros de procesamiento del mineral La Dureza  SAG

SPI, Sag Power Index SMC JKDWT Bond Barras






































































CURSO I CONCEPTOS GENERALES DE PLANTAS MINERAS SPI. El índice SPI (SAG Power Index) es determinado por procedimiento y equipamiento estándar. Con este índice se define el tiempo necesario para reducir una muestra de mineral con una granulometría inicial caracterizada por un tamaño k80 de 12.5 mm, hasta una granulometría final con un tamaño k80 de 1.7 mm. La prueba es realizada realizada en un molino molino de laboratorio de 12” de diámetro ´por 4” de largo, cuya carga consiste en bolas de acero de 1”.

Los tiempos de molienda más extendidos indican mayor resistencia a la molienda y por lo tanto un mineral más duro. El índice SPI puede utilizarse para determinar consumos de






































































CURSO I CONCEPTOS GENERALES DE PLANTAS MINERAS B.- Flotación SGS MFT  Aminpro  Prueba Batch Convencional  Air Jet 

FMT. Se utiliza como test de flotación batch diseñada para determinar la cinética de separación mineral exclusivamente en la pulpa.
















































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































CURSO I CONCEPTOS GENERALES DE PLANTAS MINERAS De igual forma, podemos clasificar a la metalúrgica extractiva en dos tipos, de acuerdo al tratamiento del tipo de mineral.  

Hidrometalurgia Hidrometalurgia (óxidos). Pirometalurgia Pirometalurgia (sulfuros).

Para entender ambos procesos, en la imagen a continuación, se muestra el tratamiento para minerales sulfurados (pirometalurgía) (pirometalurgía) y minerales oxidados (hidrometalurgia), del cobre.

Figura 52. Tratamiento de minerales sulfurados y oxidados.

Como se observa, en el proceso de minerales sulfurados, se muestran los siguientes procesos: 

Chancado o molienda seca. - Primario. - Secundario. - Terciario.



Molienda Húmeda. - Molienda primaria. - Molienda Secundaria. - Clasificación.



























CURSO I CONCEPTOS GENERALES DE PLANTAS MINERAS Espesamiento. Filtrado.  Secado (primer producto comercializables-concentrado comercializables-concentrado). ).  Fundición (segundo producto comercializable-metal comercializable-metal blíster).  - Tostación. - Conversión. - Fusión. - Moldeo. 



Electrorefinación Electrorefinación (producto final – final – metal). metal).

Mientras que en el proceso de minerales oxidados, podemos observar los siguientes procesos: 

Chancado o molienda seca. - Primario. - Secundario. - Terciario.

Aglomeración. Lixiviación.  - En bateas. - Por agitación. - En pilas o pad. 



Extracción por solventes. - Extracción. - Reextracción.



Cristalización Cristalización (primer producto comercializable-critales). comercializable-critales). Electroobtención (producto final comercializable). comercializable).



Como observamos en ambos procesos se concluye en un producto final metálico, en este caso cobre catódico. Sin embargo, podemos observar que el tratamiento de los minerales sulfurados requiere de mayor cantidad de equipos, además de generar productos contaminantes como gases de fundición, y relaves, los que deben ser debidamente mitigados y controlados; mientras que el tratamiento de minerales oxidados requiere de menor número de equipos, mientras que los productos contaminantes como por ejemplo las soluciones de ácido sulfúrico, son recirculados en el proceso, y el material inerte (ripio), debe ser dispuesto o tratado (lavado).

3.1. 

Principales ventajas y desventajas de la Hidrometalurgia y Pirometalurgia. Ventajas de la Hidrometalurgia. Hidrometalurg ia. - Posibilidad Posibilidad de de tratar minerales pobres e incluso incluso marginales. - Alta selectividad y alto grado de separación en las reacciones químicas. - Alta pureza de productos. - Fácil control y optimización. optimización.



























CURSO I CONCEPTOS GENERALES DE PLANTAS MINERAS 

Desventajas de la Hidrometalurgia. Hidrometalur gia. - Velocidad de reacciones lentas. - Poca producción por reactor. - Sensible a variaciones en la composición de la alimentación. - Problemas en la eliminación y almacenamiento almacenamie nto de los residuos sólidos generados. - Problemas con las aguas residuales. - Problemas de contaminación contaminación por filtración.



Ventajas de la Pirometalurgia. Pirometalurg ia. - Velocidades Velocidades de reacción muy grandes. - Alta producción en reactores relativamente pequeños. pequeños. - Apto para recibir alimentación de minerales complejos. - Adecuada para para alimentaciones alimentaciones heterogéneas heterogéneas formadas por minerales minerales de diversas diversas procedencias.



Desventajas de la Pirometalurgia. Pirometalurgia. - No apta para el tratamiento tratamient o de minerales pobres. - Relativamente mala selectividad y poca eficacia en reacciones químicas de separación. - Procesos que transcurren, transcurren, a menudo, menudo, en varias etapas. - Problemas medioambientales con los residuos gaseosos y el ruido.

PRINCIPALES PRODUCTORES DE MINERALES EN EL MUNDO. Dentro de los principales productores de minerales en el mundo, de acuerdo a lo indicado por la sociedad de minería y petróleo podemos indicar: .

Figura 53. Ranking de productores de Oro a nivel Mundial.

Como observamos en la figura 53, en el año 2013, el Perú ocupo el sexto lugar como productor




























Figura 54. Ranking de productores de Plata a nivel Mundial.

Como observamos en la figura 54, en el año 2012, el Perú ocupo el segundo lugar como productor de Plata a nivel mundial, con un total de producción de 118.1 millones de onzas aproximadamente.

Figura 55. Ranking de productores de Oro a nivel Mundial.

Como observamos en la figura 55, en el año 2013, el Perú ocupo el segundo lugar como productor de Cobre a nivel mundial, con un total de producción de 1353 toneladas métricas aproximadamente.




























Figura 56. Ranking de productores de Plomo a nivel Mundial.

Como observamos en la figura 56, en el año 2009, el Perú ocupo el cuarto lugar como productor de Plomo a nivel mundial, con un total de producción de 302 toneladas métricas aproximadamente.

Figura 57. Ranking de productores de Estaño a nivel Mundial.

Como observamos en la figura 57, en el año 2011, el Perú ocupo el tercer lugar como productor de Estaño a nivel mundial, con un total de producción de 28,882 toneladas métricas aproximadamente.






























Figura 58. Ranking de productores de Zinc a nivel Mundial.

Como observamos en la figura 58, en el año 2014, el Perú ocupo el tercer lugar como productor de Zinc a nivel mundial, con un total de producción de 1,319 toneladas métricas aproximadamente.






























GENERALIDADES EN PLANTAS CONCENTRADORAS (SULFUROS). 5.1.

Introducción.

Una planta concentradora, es un conjunto de estructuras, instalaciones, equipos, instrumentos, etc. orientados a la producción de minerales de cobre, molibdeno, zinc, plomo, etc. En la Planta Concentradora se recibe el mineral procedente de mina (mineral ROM), para reducirlo y concentrarlo a fin de producir un producto final comercializable llamado “CONCENTRADO”. “CONCENTRADO”. Las plantas concentradoras, por lo general necesitan de energía eléctrica, agua, aire comprimido, lubricantes, reactivos, reactivos , etc. y producen como producto de la producción de minerales, polución en suspensión, restos de lubricantes, grasas, ruido, vapores, restos metálicos y material magnético.





























CURSO I CONCEPTOS GENERALES DE PLANTAS MINERAS 5.2.

Principales áreas de una planta concentradora. concentradora.

Por lo general una planta concentradora, tiene las siguientes áreas:



 

  

  

Chancado primario, secundario y terciario. Molienda. Flotación. Espesamiento Espesamient o de concentrado. Filtrado y acopio de concentrado. concentrado. Relaves y recuperación recuperac ión de agua. Reactivos. Muestreo. Servicios.

5.2.1. Chancado primario, secundario y terciario. Considerada en algunas minas como la última etapa del proceso de minado, pero en otras, como la primera área de la planta concentradora, y es así como lo vamos a considerar en este programa; esta área comprendida por instalaciones con equipos que tienen el objetivo de:    

Reducir el tamaño del mineral. Homogenizar el tamaño de mineral. Transportar el mineral. Apilar o acopiar el mineral reducido.

El mineral proveniente de la mina presenta una granulometría variada, desde partículas menores a 1”, hasta fragmentos fragmentos de 54” de diámetro, por lo que el objetivo del del área de chancado, es reducir el tamaño de los fragmentos mayores hasta obtener un tamaño uniforme deseado de 6” a 8” en la salida de chancado chancado primario, estos datos son promedios de las diferentes concentradoras del Perú y del mundo. Dependiendo del tipo de operación los chancadores primarios, pueden clasificarse en: chancadores de quijada (mandíbulas), cónicos y giratorios; siendo los más utilizados en la gran minería los chancadores giratorios debido a la gran capacidad de estos equipos.






























Figura 61. Corte de sección del área de Chancado Primario (Vista 3D).






























5.2.2. Molienda y clasificación. Luego del área de chancado, el mineral con un tamaño de 1/4", es almacenado en una ruma de gruesos, también conocida como Stock Pile. Desde el Stock Pile, el mineral es alimentado hacia el área de molienda, la que es la segunda área funcional del proceso de concentración de sulfuros de cobre; en esta se desarrollan una serie de procesos y operaciones que permiten acondicionar el mineral para la etapa de flotación. El objetivo principal del área de molienda, es lograr la liberación de la partícula valiosa, así como también la formación de una pulpa (mineral más agua), la que será transportada por bombas centrifugas a la siguiente área de concentración por flotación. También es importante indicar que en esta etapa del proceso, ya se agregan algunos reactivos como por ejemplo lechada de cal, y colectores, a fin de acondicionar acondicionar la pulpa para el siguiente proceso. En esta área continua la reducción del mineral; esto se logra en equipos llamados molinos, los que son cilindros de grandes dimensiones en donde ingresa principalmente, mineral, agua y medios de molienda (bolas de acero) que ayudan a la reducción del mineral. La pulpa procedente del molino, descarga y se almacena en tanques, desde donde por medio de bombas centrifugas, dicha pulpa es impulsada hacia equipos clasificadores (hidrociclones), los que tienen por función separar partículas finas de gruesas. Las partículas gruesas recirculan hacia la alimentación de los molinos, mientras que las partículas finas, son conducidas hacia el área de flotación. f lotación. En esta etapa se pueden presentar diferentes tipos de circuitos, así como la utilización de la molienda Semiautogena (SAG), como una molienda primaria, esta se caracteriza porque el mismo mineral es el parte del medio de molienda, ya que el tamaño de alimentación del mineral al molino es heterogéneo, luego la descarga de estos equipos son clasificados en zarandas, desde donde el mineral fino es recibido en un cajón de pulpa que alimenta a los hidrociclones y, y el mineral grueso (pebbles), es enviado a chancadores cónicos llamado generalmente chancadores de pebbles; estos pebbles son reducidos en los chancadores, para luego recircular como carga circulante al molino SAG. .
































5.2.3. Flotación. El área de Flotación es una de las secciones funcionales más importantes para el procesamiento y concentración de minerales, donde por medio de un proceso de flotación se obtiene un concentrado de mineral; esto depende de:    

Tipo de mineral que se trata en la Planta Concentradora. Tamaño de partícula adecuado para lograr una óptima recuperación. La cinética de flotación de cada especie mineralógica. Grado de concentración. concentración.

Esta área entrega como producto un concentrado del elemento metálico que se trata, a la siguiente área que es la de Espesamiento. El proceso de flotación se basa en la interacción entre las burbujas de aire y las partículas del sólido presentes en la pulpa. La eficiencia que tienen las burbujas para atrapar en forma selectiva las partículas de mineral y luego ascender cargadas hasta el rebalse, depende de múltiples fenómenos que ocurren en la pulpa; principalmente diferencias en las propiedades fısicofısico -quımicas superficiales (tensión ( tensión superficial) de las partículas. Mediante el uso de reactivos estas diferencias se acentúan y permiten la captura preferencial de algunas partículas, que son colectadas y transportadas por las burbujas de aire. El proceso de flotación se utiliza para separar y recuperar en forma selectiva partículas sólidas, finamente molidas, desde una pulpa o suspensión. Las burbujas de aire transportan los sólidos y suben a la superficie donde son recolectados y procesados como concentrado. concentrado. La fracción que no se adhiere adhiere a las burbujas permanece permanece en la































CURSO I CONCEPTOS GENERALES DE PLANTAS MINERAS El mineral fino que rebosa de los hidrociclones del área de molienda, va hacia el área de Flotación, descargándose en un cajón de recepción y distribución, este tiene la función de homogenizar la pulpa para poder realizar una máxima recuperación. De este cajón, la pulpa se distribuye hacia las filas de celdas Rougher; es en estas celdas se recupera una alta proporción de partículas valiosas, aun a costa de la selectividad, utilizando las mayores concentraciones concentraciones de reactivos colectores y/o depresores del circuito, velocidades de alta agitación y baja altura de la zona de espumas. Luego las partículas valiosas, que por acción de los reactivos flotan, rebosan de las celdas como concentrado concentr ado y pasan a las las filas de flotación cleaner o dependiendo de la configuración configurac ión del área de flotación, a las celdas de limpieza tipo columna; mientras que las partículas no valiosas, que se deprimen en las celdas, salen por la parte inferior con el nombre de colas hacia el circuito de celdas scavenger (agotadoras), donde se recupera la mayor cantidad de partículas valiosas que ha podido quedar en las colas, de estas celdas, lo que flota (concentrado) puede ser enviado como alimentación a las celdas Rougher, a las celdas cleaner, o a una etapa intermedia cleaner scavenger, todo depende de la configuración del área de flotación de la planta concentradora. Mientras que las colas del scavenger, son enviadas como relaves al sistema de disposición de relaves.
































5.2.4. Espesamiento de concentrado. El área de Espesamiento de concentrado es la penúltima sección funcional del proceso de concentración; esta sección está formada por una serie de estructuras, instalaciones, equipos, instrumentos, sistemas, sistemas, etc. que recibe del del proceso de la flotación el concentrado y lo acondicionan acondicionan para el siguiente proceso que es la Filtración. El espesamiento es una operación de separación solido-liquido, cuyo principio es muy simple y consiste en producir el agregamiento de las partículas finas de una suspensión mediante un floculante aumentando de esta forma su tamaño y permitiendo que ellas sedimenten bajo el efecto de la gravedad produciendo una solución clara y un sedimento denso. La solución clara, que en caso de plantas concentradoras es agua recuperada, rebosa por la parte superior de los espesadores, hacia una canaleta, y de aquí a un tanque de agua recuperada, mientras que el sedimento denso, es succionado de la parte inferior del espesador por bombas centrifugas y descargado en un tanque de almacenamiento de concentrado.































CURSO I CONCEPTOS GENERALES DE PLANTAS MINERAS El filtrado consiste en la reducción de humedad de una pulpa que pasa por una tela permeable, reteniendo las partículas y dejando pasar el agua, el concentrado es luego acopiado para su posterior comercialización, y el agua es almacenada como agua recuperada para el proceso.

5.2.6. Relaves y recuperación de agua. El área de relaves tiene por función disponer en una ubicación segura los relaves que produce la planta concentradora como desecho de los procesos de concentración de minerales y asegurar recuperar agua necesaria para los procesos de la planta, sin causar impacto en la naturaleza ni en las actividades de las comunidades cercanas. Se toma en cuenta dos elementos importantes; el elemento sólido es retenido y almacenado en su totalidad en el embalse, ya sea como material para la construcción de muros, utilizando la fracción gruesa, o quedando depositado en la cubeta del embalse. En cambio el agua se caracteriza por no ser contenida en su totalidad, es decir no toda el agua que se ingresa al embalse de relaves queda almacenada en dicha obra, ello porque una parte importante se infiltra, otra parte se evapora, otra parte percola por los muros, y otra parte importante puede ser recuperada y recirculada a la planta concentradora.
































GENERALIDADES EN PLANTAS HIDROMETALURGICAS (ÓXIDOS). 6.1.

Introducción.

Las plantas hidrometalúrgicas, tratan los minerales superficiales de la corteza terrestre, como pueden ser como en el caso del cobre, óxidos o sulfuros mixtos (bajo ciertas condiciones), los que por procesos y reacciones químicas en soluciones acuosas obtiene el mineral puro de interés. Este proceso consiste, en la recuperación en forma iónica de metales valiosos (Cu, Zinc, Au, etc.) de los minerales primarios y/o secundarios por reacciones de disolución efectuadas a condiciones de temperatura ambiente por intermedio de soluciones acuosas. Este proceso se realiza para minerales que son solubles, que en general corresponden a minerales oxidados. El proceso hidrometalúrgico hidrometalúrgico más importante es la lixiviación, lixiviación, en la cual el mineral que contiene el metal que se desea extraer se disuelve de un modo selectivo. Si el compuesto es soluble en agua, entonces el agua resulta ser un buen agente para la lixiviación, pero, en general, para la lixiviación se utiliza una solución acuosa de un ácido, una base o una sal. Para la extracción de cobre oxidado se utiliza ácido sulfúrico, que diluye todos los metales que contiene el mineral, incluyendo incluyendo el cobre.

6.2.

Principales áreas de una planta hidrometalúrgica. hidrometalúrgica.

Por lo general una planta hidrometalúrgica de cobre, tiene las siguientes áreas: 

Chancado primario, secundario y terciario.


































Figura 67. Concepto de aglomeración, en caso de minerales de cobre.



Aglomeración por humedad. El proceso más simple de aglomeración es humedecer el mineral con líquido, hasta alcanzar un contenido de agua que origine una tensión superficial suficiente, para que al colisionar las partículas entre sí, los finos se adhieran a los tamaños gruesos. Se forma


































H2SO4 Concentrado H2O o Refinato (solución pobre)

MINERAL

AGLOMERADOS AGLOMERADOS

10 – 10 – 15 15 % DEL TAMBOR PARA MEZCLADO EN SECO Figura 68. Tambor de aglomeración.

































CURSO I CONCEPTOS GENERALES DE PLANTAS MINERAS 6.2.3. Lixiviación. El proceso de lixiviación, es una etapa fundamental en un proceso hidrometalúrgico que involucra la disolución del metal a recuperar desde una materia prima sólida, en una solución acuosa, mediante la acción de agentes químicos. Esta transferencia del metal hacia la fase acuosa, permite la separación del metal contenido en la fase sólida, de sus acompañantes no solubles. El ácido sulfúrico es el agente lixiviante más ampliamente utilizado en la lixiviación del cobre, por las razones de cualidad química, costo de fabricación f abricación y disponibilidad. disponibilidad. Una f uente de producción de ácido sulfúrico (H 2SO4), es el SO2 producido en las fundiciones de cobre lo que permite disminuir la polución obtener ácido como subproducto a un costo relativamente bajo. El consumo de ácido sulfúrico sulfúrico es un ítem de costo altamente significante significante del proceso extractivo, extractivo, especialmente en las plantas de mediana y baja capacidad, ya que por cada kg de cobre producido se consumen de 2,5 -7 Kg de ácido, (según la mena). El consumo de ácido absorbe de un 20 a 40% del costo producción unitaria. El oxígeno atmosférico y el ión férrico producido producido por acción bioquímica bioquímica sobre minerales, son los




































Métodos de lixiviación. Los métodos de lixiviación más característicos son: -

Lixiviación de lechos fijos: Lixiviación Lixiviación in situ. o Lixiviación Lixiviación en bateas. o Lixiviación en botaderos. o Lixiviación en pilas o pad. o

-

Lixiviación de pulpas: Lixiviación Lixiviación por agitación. o Lixiviación Lixiviación en autoclave. o

































CURSO I CONCEPTOS GENERALES DE PLANTAS MINERAS 6.2.4. Extracción por solventes. La extracción por solventes básicamente, es una operación de transferencia de masa, en la cual, un constituyente de la solución es transferido a otra solución a través de la interfase existente entre ambas. El proceso implica el paso del metal valioso, disuelto en forma de iones dentro de una fase acuosa hacia otra fase líquida, inmiscible inmiscible con ella, conocida como fase orgánica. Durante el contacto líquido-líquido se produce un equilibrio en el cual el metal deseado en solución se distribuye entre las fases acuosas y orgánicas de acuerdo a sus respectivas solubilidades. En las operaciones de recuperación de metales el componente deseado es normalmente un ión contenido en una solución acuosa; ésta es mezclada con una fase orgánica inmiscible, compuesta por un extractante y un solvente orgánico, para generar una suspensión o emulsión de ambas. Por reacción en la interfase de la suspensión de una fase en otra producida en el mezclado, el extractante orgánico “captura” el metal deseado desde la fase acuosa y lo traslada hasta la fase orgánica, para luego por medio de un ácido fuerte, liberar la fase acuosa en una mayor concentración del metal valioso.



































CURSO I CONCEPTOS GENERALES DE PLANTAS MINERAS 6.2.5. Cristalización. La cristalización es un proceso de separación de un sólido a partir de una disolución. Al incrementarse la concentración del sólido por encima del punto de saturación, el exceso de sólido se separa en forma de cristales. Este proceso se emplea en química con frecuencia para purificar una sustancia sólida siendo una operación necesaria para aquellos productos químicos salinos que se presentan comercialmente en forma de polvos o cristales pequeños y que se desean obtener en forma de cristales mayores.




































CAPITULO III: CONCENTRACIÓN DE MINERALES. 1.

INTRODUCCIÓN.

Los métodos de separación por gravedad (concentración gravitacional) se usan para tratar una gran variedad de materiales, que varían desde los sulfuros metálicos pesados como la galena hasta el carbón, en algunos casos con tamaños de partículas inferiores a 5 micrones. La concentración por gravedad es, esencialmente, un método para separar partículas de




































1.1.2. La separación dinámica Se caracteriza por el uso de separadores que emplean fuerzas centrífugas 20 veces mayores que la fuerza de gravedad que actúa en la separación estática. En la figura 2 se muestran los separadores en medio denso Dyna Whirlpool y ciclón de medio denso, los cuales aplican un método dinámico de separación. Teóricamente, cualquier tamaño de partícula puede ser tratada por medio denso. Prácticamente, en la separación estática se trabaja en un rango granulométrico de 150 mm (6”) a 5 mm (1/4”), pudiéndose tratar tamaños de hasta 35,6 cm (14”). Por otra parte, e n la separación dinámica el



































CURSO I CONCEPTOS GENERALES DE PLANTAS MINERAS hierro, operan muchos circuitos con Jigs de gran tamaño. Estos equipos con una alimentación clasificada tienen una capacidad relativamente alta y pueden alcanzar buenas recuperaciones hasta tamaños granulométricos de 150 micrones, y recuperaciones aceptables de hasta 75 micrones. La presencia de altas cantidades de arenas finas y lamas dificultan el t ratamiento, por lo cual el contenido de finos debe ser controlado para conseguir óptimas condiciones de operación. El Jig es un aparato que permite alcanzar mejores resultados cuando se tratan menas de un estrecho rango granulométrico. Este equipo se aplica a menas de granulometría entre 5 pulgadas y 1 mm, obteniéndose rendimiento superiores en fracciones granulométricas gruesas.




































1.3.

Separación en corrientes longitudinales.

Las partículas mayores y de mayor peso específico tienen mayor velocidad de caída, y sedimentan en primer lugar, próximo al punto de la alimentación. Las partículas menores y más livianas sufren mayor acción de transporte longitudinal, y son depositadas más lejos. Otras partículas son depositadas de acuerdo con sus velocidades de caída, que dependen de sus tamaños y pesos específicos. Partículas de tamaños y pesos específicos diferentes pueden depositarse en el mismo lugar, si obedecen lo señalado anteriormente.






























































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































1. Conceptos Generales

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