Introduccion a La Mineralurgia

PROCESAMIENTO DE MINERALES – MINERALURGIA I

MSc. Ing. Nataniel Linares Gutiérrez

CAPITULO I INTRODUCCION A LA MINERALURGIA

1.1. OBJETIVO. Al concluir el estudio de este capítulo, el estudiante estará en condiciones de poder definir a la Mineralurgia dentro del contexto general del Procesamiento de Minerales, delineando su alcance, su justificación técnica y su justificación económic-social, así como tener una visión panorámica de la mineralurgia peruana.

1.2. INTRODUCCIÓN. Todos los minerales o materiales inorgánicos que se emplean para mantener nuestra civilización, se derivan de la corteza terrestre que comprende una capa delgada de material de sílice hasta una profundidad de 13 Km., donde su distribución no es uniforme, concentrándose unos en una parte y otros en otra parte de acuerdo al proceso geo lógico el cual da lugar a los cuerpos o depósitos de mineral tales como el cobre, plomo, zinc, níquel, molibdeno, etc. que comúnmente se les denomina “Yacimientos” los cuales al ser ubicados y evaluados son explotados económicamente y procesados hasta obtener un producto (concentrado o metal) comerciable. La utilización de tales sustancias, que es lo que constituye la industria minero-metalúrgica, comprende, no solamente la explotación de los minerales, es decir, su extracción o arranque de los lugares en que ellos se encuentran formando parte de la corteza terrestre, sino también su beneficio o mejoramiento de calidad, librándolos de impurezas, su transformación en productos y artículos u objetos diversos y la obtención y manufactura de los metales. Estas diferentes actividades de la industria minera se separan en cuatro ramas distintas: La geología, la minería, la metalurgia y las ciencias ambientales. La interrelación de estas carreras o profesiones se muestra en este gráfico (Figura 1.0):

Minas

Geología Exploración y cubicación de los yacimientos Minerales

Explotación de los minerales a cielo abierto o subterránea

CIENCIA DE LOS MINERALES Ciencias Ambientales Control medioambienta y tecnologías más limpias en este sector minerometalúrgico

Metalurgia Procesmiento de minerales y obtención y transformación de metales

Figura 1.0. Interrelación de la carrera de la ciencia de los minerales

1



Aquí la “Ingeniería Geología” participa con las operaciones comúnmente denominadas “cateo”,

prospección seguida de la exploración que mediante la perf oración de túneles o perforación diamantina, determina la mineralogía, su génesis y dimensiona el yacimiento a través de la cubicación, la cual nos proporciona las reservas probadas y probables de mineral valioso. Estos datos nos ayudan a priori, decidir si el yacimiento es o no explotable económicamente. Con las muestras obtenidas de este proceso, se ejecutan las pruebas metalúrgicas, para determinar el posible tratamiento de extracción del mineral valioso o del metal valioso.

Fig. 1.1. 1.1. Esquema Esquema de mineralización mineralización en veta y bolsonada.

Fig. 1.2. 1.2. Esquema Esquema de de mineralización mineralización diseminada o pórfido. pórfido.

Exploración y determinación de zonas de explotación económica La “Ingeniería Minera” participa en el diseño del sistema de explotación del mineral valioso, de acuerdo al tipo de mineralización del yacimiento. Si la mineralización es vetas o bolsonadas, se ap licará el método de minería subterránea de corte y relleno ascendente o descendente o el sistema trackless; o si la mineralización es diseminada o tipo porfirítico, se aplicará el método de minería a cielo o tajo abierto (open pit) y sus consiguientes operaciones de acarreo y transporte. La minería o laboreo de minas, es en consecuencia, la operación que consiste en obtener de las minas los minerales en estado natural. Incluye las labores de reconocimiento, exploración, análisis químico de muestras, instalaciones accesorias de toda índole, labores preparatorias, extracción, ventilación, seguridad, etc.

Explotación a cielo abierto

Explotación subterránea

La Ingeniería Metalúrgica consta generalmente de tres áreas: Mineralurgia, Metalurgia extractiva y Metalurgia de transformación. Mineralurgia: Este término, de reciente creación, comprende al 2



Aquí la “Ingeniería Geología” participa con las operaciones comúnmente denominadas “cateo”,

prospección seguida de la exploración que mediante la perf oración de túneles o perforación diamantina, determina la mineralogía, su génesis y dimensiona el yacimiento a través de la cubicación, la cual nos proporciona las reservas probadas y probables de mineral valioso. Estos datos nos ayudan a priori, decidir si el yacimiento es o no explotable económicamente. Con las muestras obtenidas de este proceso, se ejecutan las pruebas metalúrgicas, para determinar el posible tratamiento de extracción del mineral valioso o del metal valioso.

Fig. 1.1. 1.1. Esquema Esquema de mineralización mineralización en veta y bolsonada.

Fig. 1.2. 1.2. Esquema Esquema de de mineralización mineralización diseminada o pórfido. pórfido.

Exploración y determinación de zonas de explotación económica La “Ingeniería Minera” participa en el diseño del sistema de explotación del mineral valioso, de acuerdo al tipo de mineralización del yacimiento. Si la mineralización es vetas o bolsonadas, se ap licará el método de minería subterránea de corte y relleno ascendente o descendente o el sistema trackless; o si la mineralización es diseminada o tipo porfirítico, se aplicará el método de minería a cielo o tajo abierto (open pit) y sus consiguientes operaciones de acarreo y transporte. La minería o laboreo de minas, es en consecuencia, la operación que consiste en obtener de las minas los minerales en estado natural. Incluye las labores de reconocimiento, exploración, análisis químico de muestras, instalaciones accesorias de toda índole, labores preparatorias, extracción, ventilación, seguridad, etc.

Explotación a cielo abierto

Explotación subterránea

La Ingeniería Metalúrgica consta generalmente de tres áreas: Mineralurgia, Metalurgia extractiva y Metalurgia de transformación. Mineralurgia: Este término, de reciente creación, comprende al 2



beneficio, purificación, enriquecimiento, concentración y preparación mecánica de los minerales, sin transformación substancial; sustituye, por lo tanto, a los equivalentes ore dressing y mineral dressing del idioma inglés, y a los términos equivalentes de otros idiomas. Pero comprende, además, toda operación elaborativa efectuada sobre los minerales no metálicos, con el fin de producir objetos o artículos diversos utilizables en otras artes. Metalurgia extractiva, es la rama de la industria Metalúrgica que consiste en extraer de los minerales en su estado natural, o previo tratamiento mineralúrgico, los metales valiosos. Esta operación se hace también por procedimientos de vía seca y de vía húmeda; pero estos últimos, en general, se completan con los de la vía seca, en cuyo caso el procedimiento se llama de vía mixta. Además, casi todas las operaciones metalúrgicas, como no dan el metal completamente puro, van seguidas de una operación com plementaria o "refinación. Metalurgia de Transformación, comprende los procesos que se efectúan directamente sobre los metales o sus aleaciones con el fin de producir objetos o artículos diversos utilizables en otras artes. En este campo son también numerosísimas las industrias metalúrgicas: la del hierro, la del acero; las cada vez más numerosas e importantes, por sus múltiples aplicaciones, de las aleaciones blandas y duras; la orfebrería, la amonedación, etc.

Planta Concentradora Alumbrera (Chile)

Planta concentradora Paragsha (Perú)

La “Ingeniería en Ciencia Ambientales” su quehacer está definido como la búsqueda de conocimiento nuevo, de conceptualizaciones y explicaciones en el ámbito del medio ambiente incorporando como agente y sujeto de cambio al ser humano. Lo más característico de su accionar es la relación directa con la calidad de vida humana apoyada en la sustentabilidad de la industria minerometalúrgica, a corto y largo plazo, de su base bio-geofísica sobre el planeta. La definición de Ciencias Ambientales es estrictamente operacional: son ciencias que contribuyen al desarrollo económico y social (o bienestar humano) sobre una base ambientalmente sustentable del Sector minerometalúrgico, en este caso. Las ciencias, tecnologías y profesiones que contribuyen a dicha meta son múltiples y las CA constituyen la confluencia de distintos acercamientos disciplinarios al estudio y solución de problemas relacionados con la interacción hombre-ambiente. Suponiendo que cada disciplina proveerá los especialistas necesarios, el verdadero desafío de las CA está en la materialización de un enfoque multidisciplinario, que contribuirá a un adecuado control medioambiental de la extracción de los minerales, su procesamiento y transformación de los metales, lográndose la invención de tecnologías más limpias y menos dañinas a la vida.

Revegetalización de las escombreras y relaveras 3



1.3. MINERALURGIA. DEFINICION, OBJETIVO E IMPORTANCIA. A. DEFINICION. Conocida también como “Procesamiento de Minerales” o “Beneficio de Minerales”, es el

tratamiento de las menas extraídas desde las labores mineras, a través de un conjunto de op eraciones unitarias físico-mecánicas, que tienen como fin, mediante un proceso de separación sólido-sólido o concentración sin destruir la identidad química de los minerales, la obtención de uno a más productos valiosos denominados concentrados que contienen a los minerales valiosos, por ende constituyen el producto vendible o con valor económico y un producto no valioso denominado relave o cola que contiene el mineral de ganga o estéril de la mena, el cual será depositado adecuadamente en canchas de relave, operadas en estricta concordancia con la ley medio ambiental .

B. OBJETIVO. El objetivo primordial de la Mineralurgia es mediante la aplicación de operaciones físico-m ecánicas y de procesos físico-químicos, lograr convertir una mena de baja ley en un concentrado de mineral de alta ley, el cual reúne las características físicas y químicas requeridas por el proceso de extracción del metal puro.

C. IMPORTANCIA. La minería en nuestro País se caracteriza por la explotación y procesamiento de los minerales polimetálicos complejos destacando como metales principales de exportación al oro, cobre, plata, zinc, plomo y estaño. La producción de estos m etales permite que el Perú esté colocado entre los pri ncipales productores mineros del mundo. Un alto porcentaje de la producción minera de plata, plomo y zinc se exportan como concentrados. En el caso del oro y cobre la presentación es básicamente en forma m etálica con diferentes grados de pureza. Los rasgos actuales del contexto minero en el Perú se caracterizan por:   

Explotación exitosa de yacimientos de baja ley de minerales de cobre y minerales con oro. Incorporación de aspectos ambientales en el manejo de las operaciones metalúrgicas. Ejecución de acciones en beneficio de las poblaciones vecinas a las instalaciones de las (Mina y Planta Concentradora) empresas mineras.

En el Perú, es notable el desarrollo de Antamina,(Cu, Zn, etc) operación de gran envergadura que se benefició con la economía de escala, bajo costo unitario por unidad producida y que obtiene beneficios adicionales por algunos subproductos.

Vista panorámica y sección de molienda de la Cía Minera Antamina 4



Ello pudo lograrse por la aplicación exitosa de tecnologías adecuadas, combinado con técnicas de ingeniería, diseño y construcción apropiadas. Los circuitos de molienda, por ejemplo, tienen actualmente un perfil más dinámico, dando como resultado un m enor número de operaciones unitarias, que reemplazan a los circuitos de conminución de múltiples etapas (Molino SAG). A su vez, las plantas concentradoras utilizan un menor número de grandes, pero eficientes máquinas de flotación. El transporte hidráulico de sólidos es eficiente y ambientalmente adecuado con el uso de tuberías especiales denominadas mineroductos. En este milenio el desarrollo de un proyecto minero exige el uso intensivo de alta tecnología. En el procesamiento de minerales, las variadas alternativas tecnológicas para el desarrollo de un proyecto requieren evaluaciones de laboratorio y pruebas piloto que demuestren su factibilidad. El vertiginoso avance de la tecnología obliga a un permanente monitoreo de las innovaciones y su incorporación a los procesos metalúrgicos. En este contexto, la tecnología es considerada un factor estratégico en el desarrollo de los proyectos mineros y ello conlleva a que los Ingenieros estén continuamente capacitándose. El precio de los metales, tales como cobre, zinc y plata, se encontraron muy cerca o están en niveles históricamente bajos, se da también a que hoy estén experimentando precios históricamente altos. Esto no significa sin embargo que, en muchos proyectos potenciales, a menos que sean suficientemente afortunados como para contar con leyes de cabeza muy altas que muy difícilmente se descubrirán, el proyecto deberá identificar la tecnología de procesamiento metalúrgico que permita reducir los costos de capita l, y a la vez, trabajar con bajos costos de operación, para hacerlo sustentable y sostenible en el tiempo. Este aspecto tiene especial importancia en los proyectos pequeños que no pueden obtener las ventajas obvias de la economía de escala. Mediante el uso de tecnología específica, las plantas concentradoras deben lograr la recuperación, capacidad, leyes de concentrado, cumplir con normas ambientales y proveer un lugar de trabajo seguro. En consecuencia, la Mineralurgia como ciencia y arte es importante porque permite explotar los yacimientos mineros de baja ley y hacerlos aptos para la extracción adecuada de los metales a bajos costos y a altas recuperaciones, el cual se inicia en el laboratorio metalúrgico, planta piloto, para con

estos resultados proyectar la planta a nivel industrial o full escala

Laboratorio metalúrgico

Planta piloto

1.4. ALCANCE Y UBICACION TECNICA DEL CURSO. Esta asignatura está diseñada para estudiar los principios básicos utilizados en las distintas operaciones unitarias de la liberación del mineral valioso (chancado y molienda); de clasificación en seco (cribado), clasificación en húmedo (pulpa), de modo que queden aptos para su separación por métodos de concentración tales como por flotación por espumas, gravimetría, medios densos, magnética, eléctrica y electromagnética. Así como operaciones auxiliares de transporte de minerales en seco y en húmedo y almacenamiento. En el esquema que se presenta en la Fig. 1.3 se muestra en forma general el alcance de la presente asignatura. 5



·

GEOLOGÍA

· ·

·

MINERÍA

· ·

Prospección Exploración Cubicación de reservas

Selección y diseño del sistema de explotación Preparación de las labores para la explotación Acarreo del mineral valioso

METALURGIA

MINERALÚRGIA

METALURGIA EXTRACTIVA

TRITURACIÓN

METALURGIA FÍSICA Y ALEACIONES

CRIBADO

METALURGIA MECÁNICA O DE TRANSFORMACIÓN (Fundición, diseño y construcción de máquinas)

Alcance de la Mineralurgia I

MOLIENDA CLASIFICACIÓN CONCENTRACIÓN

Concentrados · · · · ·

Flotación de espumas Medios densos Gravimetría Eléctrica Magnética y electromagnética

Relave

Fig. 1.3. Esquema de ubicación de la Mineralúrgia I

1.5. TERMINOLOGIA MINERALURGICA . Para esta primera parte de la Mineralurgia se emplearán los siguientes términos. A.

YACIMIENTO DE MINERALES .

Es aquel depósito de gran tamaño que contiene mineral valioso suficiente para ser explotado económicamente. Estos yacimientos pueden ser: · · · ·

·

6

Yacimientos magnéticos, que resultan de la solidificación directa del magma. Yacimientos pegmatíticos, que se forman por cristalización del magma residual concentrado en el borde de la cámara magmática. Yacimientos pirometasomáticos, que se forman al entrar en contacto el magma intrusivo con otro tipo de roca. Yacimientos hidrotermales, que son los que se forman debido al transporte de minerales por los líquidos residuales del magma. Estos pueden ser a su vez: · Hipotermales. · Mesotermales. · Epitermales. · Teletermales. · Xenotermales. Yacimientos de exhalación volcánica.


Yacimientos sedimentarios, que se forman por el proceso de sedimentación o deposición de los minerales.

·

B.


MENA.

Se denomina así a una roca extraída de mina que encierra una cantidad de mineral valioso suficiente para justificar su explotación económica, es decir, con una composición química definida. La riqueza de una mena se define como el porcentaje de metal que c ontiene, generalmente, en estado combinado. Los elementos presentes en una mena pueden clasificarse en:   

Aprovechables: que son los que forman la masa de interés Neutros: que no tiene efecto en las propiedades de interés Indeseables: constituyen las impurezas

En las menas, el mineral y la ganga se encuentran íntim amente asociados, por lo que deben reali zarse diversos procedimientos físicos y químicos para obtener la separación de ellos.

Origen de las menas La teoría actualmente más aceptada, fue postulada por Goldschmidt quien formuló que la tierra en sus inicios era una masa gaseosa, la cual al enfriarse pasa desde el estado gaseoso al estado sólido. En estos cambios de estado los elementos químicos son separados paulatinamente clasificándose según sus propiedades en 3 etapas: Primera Etapa: Siderófilo: proceso cósmico que ocasionó la sedimentación de los metales más pesados, formándose un núcleo que contiene manganeso, hierro, cobalto, níquel, molibdeno, rutenio, radio, paladio, osmio, oro, iridio, platino y plata. Tiófilo: formación de compuestos afines con el oxígeno y azufre, dando origen a la capa intermedia de la tierra, la cual está constituida principalmente por sulfuro y óxidos de cobre, plata, cinc, cadmio, mercurio, galio, indio, talio, germanio, estaño, plomo, arsénico, antimonio, bismuto, fósforo, azufre, selenio y telurio. Litófilo: formación de la corteza terrestre de unos 90 Km de esfera. Formación de las rocas a través de cristalización fraccionaria, comenzando con la solidificación a temperaturas superiores a los 1200° C de los óxidos metálicos más pesados de naturaleza refractaria. Segunda etapa: La cristalización se realiza cuando la temperatura desciende de los 1200°C a 500 °C, siendo la sílice el disolvente de todos los minerales que cristalizaron en este período. La última cristalización se realiza a temperaturas inferiores de 500°C, formándose minerales que contienen cationes demasiado pequeños o demasiado grandes para ser aceptados en las redes de silicatos. Tercera Etapa: Extracción de elementos químicos de rocas ígneas mediante el agua, dióxido de carbono, azufres, ácidos húmicos, clorhídrico. También se presenta la disolución de compuestos de calcio, ferrosos, magnésicos y sódicos, y en la solubilización o precipitación de óxidos férricos, titanio y de silicio. Las especies de interés se extraen de sus menas mediante diferentes procedimientos metalúrgicos, los cuales pueden ser modificados según las condiciones de las materias disponibles. La extracción de la especie se realiza mediante un número limitado de operaciones. Las partes de una mena son: · · 

Mineral valioso. Mineral estéril o ganga.

DEFINICIÓN DE MINERAL

Un mineral es una sustancia inorgánica natural, que posee estructura atóm ica-cristalina y composición química definida, que en ocasiones se puede encontrar asociado con otros tipos de roca. También se puede definir como una sustancia o compuesto inorgánico que posee una composición química y red cristalina definida, que constituye la parte de mineral metálico o no m etálico que le da el valor comercial a la mena y comúnmente se le conoce con el nombre de “mineral valioso”.

Clasificación de los minerales 7



La clasificación de un mineral se basa en la composición química y en la estructura interna, teniendo como resultado una amplia gama de clasificaciones, las cuales a su vez se dividen en familias (según clasificación química), que a su vez se subdividen en gr upos (clasificación cristalográfica y estructural), los cuales se pueden clasificar por su especie (misma estructura pero distinta composición química) para finalmente se subdividirse en variedades (composición química no usuales). Elementos Nativos Óxidos Nitratos Sulfatos

Sulfuros Haluros Boratos Wolframatos

Sulfosales Carbonatos Fosfatos Silicatos

Dentro de esta clasificación se pueden diferenciar 2 grupos de interés, los minerales metálicos y los minerales industriales (o no metálicos). Como los productos que se pueden considerar de origen no metálico son muy diversos tanto en la naturaleza como en los usos, se clasifican en grupos considerando la importancia económica y características del mercado.

Ganga.- O mineral estéril que está constituido por una serie de minerales calco-silicosos, óxidos y sulfuros que carecen de valor económico, por lo tanto, separados del mineral valioso. Generalmente constituye la mayor cantidad de material que después del tratamiento, debe ser descartado y depositado adecuadamente. Debemos recordar que cuando se realicen las pruebas metalúrgicas preliminares, se debe tener en cuenta en forma especial porque pueden ser los causantes de la incompatibilidad del proceso. Esto se aprecia en la figura 1.4. Pirita Esfalerita Sílice

FeS 2

ZnS

SiO2

Calcita

CaCO3

Electrum

Au  Ag

Galena

PbS

Cobre nativo

Cu

Chalcopirita

CuFeS 2

Fig. 1.4. Esquema de una mena compleja de Cu-Pb-Zn. ·

CLASIFICACION DE LAS MENAS.

Las menas por el mineral que les da el valor económico pueden ser: 1. Men as m etálic as , son aquellas de las cuales se extraen los metales, y a su vez pueden ser: Menas nativas , donde el metal está en forma elemental, tal como el Au, Ag, Cu, etc. Menas su lfuros que contienen al metal como sulfuro, tales como la galena (PbS)  Pb; La

calcopirita (CuFeS2)  Cu; la esfalerita (ZnS)  Zn; etc..

Menas óxidos donde el mineral valioso puede estar presente como óxido, sulfato, silicato,

carbonato o alguna forma hidratada de los mismos. De Cu son: Cuprita, chalcantita, crisocola, malaquita, atacamita; de Pb son la Cerucita, la Anglesita, etc. de Zn son la Zincita, Willemita, Hemimorfita y la Smithsonita, etc..

8



2. Men as n o m etálic as , de las cuales se extraen compuestos naturales que tienen usos casi inmediatos. Entre ellos tenemos al azufre, carbón, talco, caolín, halita, fluorita, cuarzo, alúmina, bentonita, feldespato, etc.. Las menas por la cantidad de minerales valiosos que contienen, pueden ser: ·

Menas simples , son aquellas que contienen un sólo mineral valioso. Mena de cobre, mena de

oro, etc.. ·

Menas com plejas , son aquellas que contienen más de dos minerales valiosos. Mena de Cu- Pb-

Zn-Ag; Cu-Mo; Pb(Ag)-Zn, FeS2(Au).

Malaquita

C.

Pirita

Calcopirita

LEY O GRADO.

La ley o grado es una medida de la calidad de cualquier flujo de mineral o pulpa, la cual se define por:

(%) =

           +    

∗ 100

(1.1)

Las leyes o ensayes se expresan como un porcentaje del metal que representa la cantidad de metal como mineral, así por ejemplo, 2 % Cu, indica que en 100 t de mineral de cabeza está contenido 2 t de Cu. Esto es: 100 t x 2/100 = 2 t de Cu o 100 t de mineral de cabeza que ensaya 12 Oz Ag./t indican que están contenidas 1200 Oz de Ag. Esto es: 100 t x 12 Oz Ag./t = 1 200 Oz de Ag.

9


Almadina Tirol (Austria) Cubico

Amatista Brazil Romboedrico


Analcita Tura (Siberia) Cubico

Aglesita

Apatita

Touissit (Morocco) Rombico

Lake Baikal (Russia) Hexagonal

Aragonita

Aragonita

Arsenopirita

Jumilla (Spain) Hexagonal

Apofilita Poona (India) Tetragonal

Minglanilla (Spain) Rombico

Mura (Spain) Rombico

Panasqueira, Portugal Rombico

AZURITA Touissit (Morocco) Monoclinico

BARITA Asturias (Spain) Rombico

BERILIO Mangualde (Portugal) Hexagonal

BORNITA France Cubico

BROCHANTITA Bou-Becker (Morocco) Monoclinico

CALCITA Murcia (Spain) Romboedrico

CALINITA Nevada Cubico

CASITERITA Oruro (Bolivia) Tetragonal

CELESTINA Madagascar Rombico

CELESTINA Jaén (Spain) Rombico

CINABRIO Almadén (Spain) Hexagonal

COBRE Lake Michigan (USA) Cúbico

Apatita

CERUSITA CERVANTITA CHALCOPIRITA Midbladen (Morocco) S.Luis Potosí (Mexico) Huaron (Peru) Rombico Rombico Tetragonal

10



CROCOITA Dundas (Tasmania) Monoclinico

DANBURITA Charcas (Mexico) Romboedrico

DOLOMITA DRAVITA Ojos Negros (Spain) Yinietarra (Australia) Romboedrico Romboedrico

ENDLICHITA Morocco Hexagonal

FLUORITA Cavein Rock (Illinois) Cubico

GALENA Maglad (Bulgaria) Cubico

GOETITA Bilbao (Spain) Rombico

GROSSULARITA Conahuila (Mexico) Cubico

TALCO Zaragoza (Spain) Monoclinico

HALITA Alicante (Spain) Cubico

HANKSITA L.Searles (California) Hexagonal

HEMIMORFITA Mapimi (Mexico) Rombico

HUBNERITA Pasto Bueno (Peru) Monoclinico

HIDROZINCITA Santander (Spain) Monoclinico

KIANITA Minas Geraes (Brazil) Monoclinico

LEPIDOLITA Brazil Monoclinico

LIMONITA Van Ghizz (S.Africa) Rombico

MAGNETITA South Africa Cubico

MALAQUITA Kolwezi (Zaire) Monoclinico

MARCASITA Reocín (Spain) Rombico

METEORITA Gibeon (Namibia) Cubico

MIMETITA Mapimi (Mexico) Hexagonal

MOLIBDENITA Conahuila (Mexico) Hexagonal

MUSCOVITA France Monoclinico

11



NATROLITA Poona (India) Rombico

OKENITA Poona (India) Triclinico

OLIVINO Lanzarote (Spain) Rombico

OPAL Oregon (EEUU) Amorfo

PERICLINA El Negratín (Spain) Triclinico

PIRITA Navajún (Spain) Cubico

PIROLUSITA Mazarrón (Spain) Tetragonal

PIRROTITA Dalnegorsk (Rusia) Hexagonal

Cristal de Roca

RODOCROSITA Argentina Romboedrico

ROSE Turkey Monoclinico

SCOLECITE Poona (India) Monoclinico

SELENITE Australia Monoclinico

SMOKY QUARTZ SODALITE France Minas Gerais (Brasil) Romboedrico Cubico

SULPHUR Máchow (Poland) Rombico

SPHALERITE Santander (Spain) Cubico

TETRAHEDRITE TOPAZ Huaron (Peru) Minas Geraes (Brazil) Cubico Rombico

Brazil Romboedrico

SIDERITE SKUTERUDITE S.Almagrera (Spain) Bou-Azzer (Morocco) Romboedrico Cubico

STIBNITE Italia Rombico

STYLBHITE Poona (India) Monoclinico

VANADINITE Morocco Hexagonal

WULFENITE Touissit (Morocco) Tetragonal

Figura 1.4 a. Minerales de distintos lugares del mundo 12


D.


RECUPERACION.

La recuperación mide la eficacia con la que la Planta Concentradora (separador) ha extraído los minerales valiosos contenidos en el mineral alimentado (mineral de cabeza). Una definición adecuada es: ó (%) =

              

∗ 

o también:

% R 

cxC fxF

x100

M in eral de cabeza

Alimento (Feed) (F, f)

(1.2)

PLANTA CONCENTRADORA

Relave (Taili ng) (T,t)

Concentrado (Concentrate) (C, c)

Donde: F = Mineral de cabeza en toneladas. f = Ley del metal valioso en el mineral de cabeza o alimento, en %. C = Concentrado del mineral valiosos, en toneladas. c = Ley del metal valioso en el concentrado.

Ejemplo 1. Una Planta Concentradora trata 1000 t/día de un mineral de cabeza que ensaya 10 % de PbS. Esta produce 122.9 t/día de concentrado con una ley de 80 % de PbS y el relave analiza 0,19 % de PbS. Determine cuál es la recuperación del PbS? Solución.

1. Sea el sigu iente diagram a :

Alimento; F = 1000 t/d f = 10 % PbS

PLANTA CONCENTRADORA

Relave T=? t = 0,19 % PbS

Conc. PbS C = 122,9 t/d c = 80 % PbS

2. Cálcu lo de la recu perac ión .

Empleando la fórmula de recuperación antes mencionada, tenemos:

13


cxC

% R PbS



R PbS

98,32%



fxF



80 x122 ,9 10 x1000




98,32.

Respuesta .

En el concentrado se recupera el 98,32 % del PbS que se alimenta a la Planta Concentradora.

1.6. JUSTIFICACIÓN TÉCNICA Y ECONÓMICA DE LA MINERALÚRGIA. 1.6.1. JUSTIFICACIÓN TÉCNICA. Por un lado podemos ver que los factores q ue hacen que un yacimiento de mineral sea aprop iado para la explotación y la concentración o procesamiento económico, se pueden resumir en:        

Localización y tamaño del depósito. Características de la mena, ley, mineralogía y textura. Aspectos financieros, como capital de inversión, costos de capital, capital de trabajo, impuestos de ley, regalías, etc. Costos de explotación dependiendo si es la explotación subterránea o a cielo abierto, dependiendo también del tipo de mineralización (vetas, diseminado, etc.) y ley del mineral valioso. Costos de servicios de energía, agua, carreteras, insumos, terreno para disposición de relaves, recursos humanos, etc. Docilidad de la mena para el tratamiento seleccionado, que influirá en el diseño del diagrama de flujo del proceso, costos de operación, ley del concentrado y recuperaciones obtenibles. La demanda y precio del metal, precio de los concentrados y el valor del concentrado aún en la mina. La ley de corte mínima o cut off variará de un metal a otro de acuerdo a los factores antes mencionados.

Por otro lado vemos que resulta posible identificar un cierto número de situaciones en que puede justificarse la mineralurgia; estas son:   



Control del tamaño de las partículas para facilitar el manipuleo y tratamiento de las menas. Obtención de un producto de tamaño y composición regulados para hacer más eficiente el proceso metalúrgico ulterior. Exponer o liberar los elementos constitutivos de la mena para el procesamiento sub-siguiente, tal como en la molienda se logra liberar el mineral sulfuro metálico, el cual podrá ser separado, por ejemplo, por flotación por espumas. Control de la composición, mediante la eliminación al menos parcial de los compuestos constitutivos de la ganga que puedan interferir en la producción de un producto metálico de calidad.

Los últimos años hemos sido testigos de cambios vertiginosos en la aplicación de tecnología de procesamiento de minerales. Los aspectos más relevantes del estado actual de desarrollo del procesamiento de minerales en el Perú, se describen en las siguientes categorías generales: a) Conminución    

Instalaciones de circuitos de chancado en múltiples etapas y cribado. Empleo de maquinarias de chancado y molienda convencional sofisticada. Aplicaciones exitosas de molinos SAG y molino vertical o de torre. Optimización de circuitos de molienda-clasificación con hidrociclones.

b) Concentración de Minerales  

14

Empleo de celdas y reactivos convencionales en flotación de minerales. Se generaliza el empleo de celdas columna en circuitos de flotación de limpieza.


      


Tendencia a utilizar celdas de gran volumen en nuevos proyectos. Empleo de equipos de concentración gravimétrica convencional y tendencia al uso de concentradores centrífugos. Se aplica el método de flotación para concentrar sulfuros auríferos que luego son lixiviados. Otros métodos de concentración de minerales tienen limitadas aplicaciones. Nuevos equipos y sistemas de separación sólido-liquido (espesadores de alta capacidad y filtros especiales). Se acondicionan las plantas concentradoras, a fin de cumplir la legislación ambiental vigente. Nuevas técnicas de control y contabilidad metalúrgica y optimización de las Plantas Concentradoras.

1.6.2. JUSTIFICACIÓN ECONÓMICA. Si un mineral no puede comercializarse sin concentrar, la operación de procesamiento no se justifica si el producto no tiene un precio de venta mayor que todos los costos inherentes a su producción, los cuales comprenden los costos de extracción, concentración, transporte y venta, así como los costos de impuestos (tributarios, canon, sobre-canon, regalías, etc.) y los costos relacionados con el cumplimiento de los reglamentos de control ambiental. Como todos los procesos unitarios están sincronizados, de m odo que al final, el retorno económico por tonelada de mena sea máximo; los beneficios resultantes de la mineralurgia, previos a la fundición u otro tipo de tratamiento, se resumen de la siguiente manera: 1. Proporciona ahorros en flete del transporte del concentrado. 2. Reduce el tonelaje de material a tratarse en la fundición y reduce los costos de tratamiento. 3. Por los bajos costos y eficiencia de los métodos de concentración, permite explotar yacimientos de menas más pobres que las que se producen por los m étodos de explotación de alto costo, a grandes tonelajes. 4. Las Plantas Concentradoras eficientes y de bajo costo hacen posible la explotación y tratamiento de aquellos minerales que nunca hubieran calificado como menas. Para tener una visión más clara, haremos una comparación desde el punto de vista económico, cuando se procesa una mena y se trata el concentrado en la fundición y cuando se envía la mena directamente a la fundición para su respectivo tratamiento, mediante el siguiente problema.

PROBLEMA 1.- Una mena de Cu-Au-Ag ensaya 0,45 Oz Au/t, 4,50 Oz Ag/t y 2,2 % Cu. Esta mena puede ser enviada directamente a la fundición para su tratamiento o podría ser tratado en una Concentradora y luego el concentrado enviado a la fundición para su tratamiento respectivo. En la Concentradora se recupera el 95% de Cu, el 90 % de Au y el 85 % de Ag en el concentrado. El concentrado analiza 4,85 Oz Au/t, 45,75 Oz Ag/t, 25,0 % Cu, 30,0 % Fe, 10,0 SiO 2 , 5,0 % Al2O3. La mena o concentrado se envía a una fundición de cobre, la cual paga por los metales, de acuerdo a la siguiente tarifa: · Au: Si la mena o concentrado tiene 0,03 Oz Au/t seca o más, se paga por el 96,75 % al precio neto de 380 $/Oz. · Ag: Si la mena tiene 1,0 Oz Ag/t o más, se paga por el 95 %, al precio promedio de la plata, durante la semana siguiente a la entrega en la fundición. Además habrá una deducción mínima de 1,0 Oz Ag/t tratada; precio de la plata 5,30$/Oz. · Cu: Se deduce 1,3 % del ensaye de Cu (1,3 unidades de 20 lb por unidad en terminología de fundición). Pagar por el resto de cobre, al precio de exportación diario neto de 0,85 $/lb cotizados en la semana siguiente al recibo en la planta, menos una deducción de 2 centavos por libra de cobre que se ha pagado. · Cargos : El cobro base de fundición es 14 $/t seca; se considera : Zn - 7 % libre, 30 centavos por cada unidad en exceso; As - 1 % libre, 50 centavos por cada unidad en exceso; Sb - 1 % libre, 50 centavos por unidad en exceso. · Fletes: 2 $/t de mena y 3,0 $/t seca de concentrado; desde la mina a la fundición. Haga la comparación correspondiente.

SOLUCION. 15



Sea el siguiente diagrama:

1er. Caso. Despacho directo de la min a a la fund ición .

Base de cálculo = 100,00 t de mena seca. Ag(mena) = 100,00 t x 4,5 Oz/t = 450,00 Oz. Fundición paga por = 100 x (4,5 - 1) x 0,95 = 332,5 Oz Ag. Au(mena) = 100 x 0,45

= 45,00 Oz

Fundición paga por = 0,9675 x 45

= 43,537 Oz.

Cu(mena) = 100 t x 0,022 x 2204,62 lb/t

= 4 850,164 lb

Fundición paga por = 100 x (0,022 - 0,013) x 2204,62 = 1984,158 lb Gastos por: Flete = 100 x 2 Fundición

=

= 100 t x 14 $/t

200,00 $

= 1 400,00

Total

1 600,00 $

Pagos o Ingresos: Au



43,537 Oz x 380,0 $/Oz

= 16 544,06 $

Ag



332,5 Oz 5,30 $/Oz

=

1 762,25 $

Cu



1 984,158 lb x (0,85 - 0,02) $

=

1 646,85 $

Total

19 953,16 $

Ganancia en fundición directa = 19 953,16 - 1 600,00 = 18 353,16 $ do 2 Caso. Concentr ando la m ena y enviando el concentr ado a la f un dición .

Tomemos como base que se concentran 100 toneladas métricas de mena a un costo de 5,0 $/t y el concentrado es enviado a la fundición para su tratamiento. En la planta Concentradora, el metal valioso se recupera así: Cu, 95%, Au, 90%, Ag, 85%. En base a estos valores calculamos la cantidad de metal valioso a pagarse por la fundición. 16



Cu(recuperado) = 100 t x 0,022 x2204,62 x 0,95

= 4 607,655 lb

En este caso el peso de concentrado de cobre que se obtiene de las 100 t de mineral de cabeza se puede determinar utilizando la siguiente expresión:

% R 

cxC fxF

x100

Reemplazando valores numéricos a la expresión, tendremos: 95 =

25∗ 2,2 ∗ 100

∗ 100

despejando C que es el peso de concentrado de cobre en toneladas métricas secas, obtenemos: C 

95 x2 ,2 x100 25 x100



8,360t

Fundición paga por = 8,360 t x 2204,62 lb/t x (0,25 - 0,013) = 4 368,057 lb Ag(recuperada) = 8,360 t x (45,75 - 1) Oz/t

= 374,11 Oz

Fundición paga por = 374,11 x 0,95 Au(recuperado) = 8,36 x 4,85

= 355,404 Oz = 40,546 Oz

o = 100 x 0,45 x 0,90 Fundición paga por = 40,5 x 0,9675

= 40,50 Oz = 39,18375 Oz

Costos por : - Concentración

= 100 t x 5 $/t

- Flete

= 8,36 t x 3 $/t = 25,08 $

- Fundición

= 500,00 $

= 8,36 t x 14 $/t = 117,04 $

Total

642,12 $

Ingresos por pago de los metales: Au = 39,18375 Oz x 380,00 $/Oz = 14 889,82 $ Ag = 355,404 Oz x 5,30 $/Oz

=

Cu = 4 368,57 x (0,85 - 0,02)

= 3 625,48 $

Total

1 883,64 $ 20 398,94 $

Ganancia = 20 398,94 - 642,12 = 19 756,82 $ Ganancia por concentración = 19756,82 - 18353,16 = $1 403,66 Respuesta .

Cuando se concentra la mena y se funde el concentrado se obtiene una ganancia de 1403,66 dólares con respecto a la fundición directa de la mena.

17



1.7. LEY MINIMA DE EXPLOTACIÓN (CUT OFF). Los Metalurgista revisamos este concepto, porque al igual que los Geólogos y Mineros estamos involucrados directamente en la formulación, evaluación, financiamiento y puesta en marcha de proyectos minero-metalúrgicos, por ende, debemos saber la importancia que tiene la determinación de la ley de corte en la evaluación correcta de un proyecto minero-metalúrgico y cuál es la metodología más simple para su cálculo. Cuando se trata de la evaluación de proyectos minero-metalúrgicos se requiere una adecuada estimación de cinco variables principales, a saber: · · · · ·

La inversión inicial del proyecto. Los ingresos obtenidos por venta del concentrado o metal recuperado. Los costos que demanda la explotación, tratamiento y comercialización de los minerales o metales valiosos. La tasa de descuento (Interés). El horizonte del proyecto.

La determinación de estos valores en cada periodo nos permite calcular la rentabilidad del proyecto, según la ecuación siguiente: VAN



VAN Io B C i n

= = = = = =

I o



( B  C ) (1  i ) n

(1.3)

Donde: Valor actual neto. Inversión inicial del proyecto. Ingresos del proyecto. Costos o egresos del proyecto. Tasa de descuento o interés. Horizonte o vida del proyecto.

El horizonte o vida del proyecto está dado por la cantidad de mineral de reserva existente en el yacimiento; sin embargo, no es posible determinar qué mineral constituye reserva si no se conoce cuál es la ley mínima de explotación; es decir, cuál es la ley del mineral que permite cubrir todos los costos y gastos de la Empresa Minera. En consecuencia, debe quedar claro el concepto de reserva de mineral, como sigue: 1. Debe definirse como reserva mineral aquel mineral que una vez explotado incrementará el valor de la empresa. 2. Las reservas de mineral no es una cantidad constante en el tiempo, sino varía de acuerdo a los factores internos y externos que afectan a la empresa.

CALCULO DE LA LEY DE CORTE . La ley de corte o cut off, es el factor crítico en cuanto a contenido mínimo de mineral para que resulte económica la explotación de una mina, en tal sentido, los factores que intervienen en la determinación de este parámetro son: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

18

Topografía y fisiografía del terreno. Tipo y cantidad de minerales. Concentración y fundición u otro método de extracción. Costo de producción. Precio del mineral en el mercado. La extensión y forma del yacimiento. Evaluación económica.



Pero el objetivo de una Empresa, debe ser maximizar el valor presente de sus proyectos. En consecuencia, si la Empresa Minera no quiere tener pérdidas, sus proyectos deberán tener un valor actual neto mayor o igual a cero. Entonces la ecuación (1.3) puede ser expresada de la siguiente manera: VAN = 0





(B - C) = 0

(1.4)

Donde los ingresos de un proyecto minero-metalúrgico pueden determinarse con una buena aproximación utilizando la siguiente expresión: B = LxPxR

(1.5)

Donde: B L P R

= = = =

Ingresos del proyecto. Ley o grado de explotación. Precio neto pagable. Recuperación metalúrgica del metal valioso.

Ahora, combinando las ecuaciones (1.4) y (1.5) se obtiene la ley mínima de explotación (ley de corte o cut-off), que puede quedar expresada así: Costos

(1.6)

Ley de corte = Precio neto x Recuperación

La expresión (1.6) nos permite apreciar que la ley de corte mínima de explotación es directamente proporcional a los costos de la Empresa e inversamente proporcional a la cotización de los metales y a la recuperación metalúrgica. Esto quiere decir, que si los costos de la empresa se elevan, la ley de corte se incrementará y por lo tanto las reservas minerales disminuirán. Mientras que, si la Empresa reduce sus costos, la ley de corte disminuirá y las reservas minerales aumentarán. Por otro lado, debe tenerse en cuenta que cuando se habla de costos de la Em presa, nos referimos a todos los costos y gastos que afectan a la Empresa. En consecuencia, deberá considerarse además de los costos de producción, los gastos administrativos y de comercialización, los gastos financieros y todos los impuestos que paga la Empresa. Pero existen algunos costos que no son controlables por la Empresa tales como la carga impositiva, si estos se elevan, la ley de corte se incrementará y las reservas disminuirán. También la cotización internacional de los metales sobre los cuales la Empresa no tiene control, afecta de manera inversa el cálculo de la ley de corte. Así por ejemplo, si el precio del metal disminuye, la ley de corte se incrementará y por consiguiente la Empresa tendrá menos reservas. Ejemplo 2. Se desea saber cuál es la ley de corte de una Empresa minera aurífera cuyos costos y

gastos ascienden a US$ 75 por tonelada de mineral extraído si su recuperación metalúrgica es del 85%. Asumir que el precio del oro es de 280 $/Oz y el precio neto pagable es el 80% de la cotización del oro. Solución

Aplicando la fórmula (1.6) se obtiene: Ley de corte =

75 280 x 080 , x 085 ,



0,394; Oz / t

Expresando en gramos tenemos: Ley de corte = 0,394

Oz t

, x 311035

g Oz



g 12, 25 t 19



Ley de corte = 12,25 g/t

.- Si la Empresa del ejemplo anterior tiene costos de producción de 65 $/t. Calcule la ley de Ejemplo 3 corte de producción. Solución

Se emplea la misma fórmula anterior, así tenemos: Ley de corte =

65 280 x 080 , x 085 ,

x 311035 ,  10,618

g t

Ahora, cómo debe interpretarse estos 2 valores de ley de corte obtenidos? El mineral cuya ley sea mayor a 12,25 g/t se llamará mineral comercial, el mineral cuya ley sea menor a 12,25 g/t pero mayor a 10,618 g/t se llamará mineral marginal y aquel cuyo valor sea inferior a 10,618 g/t se denominará mineral sub-marginal. Como puede verse, esta clasificación es importante, ya que permite que eventualmente el mineral marginal pueda explotarse con las utilidades generadas por el mineral comercial. Una Empresa minera que explota un yacimiento minero con contenido de zinc y plata, tiene Ejemplo 4.- como costos totales la cantidad de US$ 50/t extraída. La recuperación metalúrgica del zinc es de 80 % y de la plata es de 60 %. Asuma que la cotización de la plata es de 5,5 $/Oz y del zinc 0,45$/lb. El método de tratamiento es de flotación, obteniéndose un concentrado de zinc. También asúmase que luego de valorizar el concentrado, las deducciones al contenido pagable del zinc es de 45% y de la plata 30 % que son debidas a las maquilas de fundición y otras penalidades del concentrado. Solución . 1. Contenid o pagable de la plata . $/Oz = 5,5 $/Oz x 0,70 x 0,60 = 2,31 $/Oz. Esto quiere decir que 1 onza de plata vale US$2,31. O que: 1$ =

1 2,31



0,4329 Oz de Ag

(I)

2. Contenido pagable del zinc. $/lb = 0,45$/lb x 0,80 x 0,55 = 0,198 $/lb Esto implica que 1 libra de zinc vale US$0,198. O que: 1$ = 5,05 lb =

5,05

2204,6 1$ = 0,2291 % Zn

x 100  0,2291% Zn

Ahora, igualando (I) y (II) se tiene: 0,4329 Oz Ag = 0,2291 % Zn Por lo tanto: 1 Oz Ag =

20

0,2291 0,4329

0,5292% Zn



(II)



1 Oz Ag = 0,5292 % Zn 1 % Zn =

0,4329 0,2291

(III)

18896 , OzAg



1 % Zn = 1,8896 Oz Ag

(IV)

Las ecuaciones (III) y (IV) nos permiten determinar n soluciones de leyes de corte. Así por ejemplo puede obtenerse una ley de corte equivalente en plata y una ley de corte equivalente en zinc. Así: Ley de corte equivalente Ag =

Ley de corte equivalente Zn =

50$ / t 5,5 x 0,6 x 0,70

2165 , Oz/t



50$ / t

Zn  1145% , 0,45$ / lbx0 ,8 x 0,55x 2204,6lb / t

Ley de corte equivalente Zn = 11,45 % Entonces, una ley de corte equivalente en plata de 21.65 Oz/t significa que si la Empresa explota mineral con ley de Plata más de 21,65 Oz, cualquier mineral con contenido de zinc resultará económico. De manera similar, si la empresa explota mineral de zinc de 11,45 %, cualquier mineral adicional con contenido de plata que se explote será económico. Pero si sucediera que la Empresa minera tiene una ley constante de uno de sus metales y quiere determinar la ley que deberá tener el otro mineral para que la explotación resulte económica. La Mina del ejemplo anterior tiene una ley de plata de 10 Oz Ag/t, cuál debe ser la ley Ejemplo 5.- mínima de zinc que debe explotarse? Solución .

Ley de corte de Ag adicional = 21,65 Oz/t - 10,0 Oz/t = 11,65 Oz/t Ahora utilizando la ecuación (III) tenemos: 1 Oz Ag

= 0,5292 % Zn

11,65 Oz Ag =

x

x = 6,17 % Zn Ejemplo 6 .- De manera similar, si la Empresa fija una ley de zinc de 8 %, cuál debe ser la ley mínima

de plata?

Solución .

Ley de corte adicional Zn = 11.45% - 8% = 3,45% Zn. Utilizando la ecuación (IV) tenemos: 1 % Zn

= 1,8896 Oz Ag.

3,45 % Zn =

x

x = 6,52 Oz Ag. Problema 2 . A continuación se da otra forma de determinar la ley mínima de corte o explotable.

Partiremos de lo siguiente:

21


1.


COTIZACIONES Y LEYES PROMEDIOS .

Se trata de una mena que contiene como metales valiosos Ag, Au y Pb. Se asume 1 tonelada métrica seca.

COTIZACIONES

LEYES DEL CONCENTRADO

Ag. = 1,78 $/Oz

259,57 Oz Ag/t

Au = 1,00$/g

18,53 g Au/t

Pb = 0,13674 $/lb 2.

4,77 % Pb

CÁLCULO DEL VALOR BRUTO DE UNA TONELADA METRICA DE CONCENTRADO DE Ag. Se obtiene el valor por separado para cada uno de los metales valiosos:

a) Para Ag Ley de Ag en el concentrado

= 259,57 Oz Ag/t

% que paga la Empresa compradora

= 96,5 %

Cotización de la plata

= 1,78 $/Oz

Valor bruto de Ag contenida en 1 ts de concentrado: 1 t x 259,57 Oz/t x 96,5/100 x 1,78 $/Oz = $ 445,86 b) Para Au. Ley de oro en el concentrado

= 18,53 g/t

% que paga la empresa compradora

= 95 %

Cotización del oro

= 1,00 $/g

Descuento en ley por la empresa compradora

= 1,0 g/t

Valor bruto de Au contenido en 1 ts de concentrado: 1 t x (18,53 - 1) g/t x 95/100 x 1,00 $/g = $ 16,65 c) Para Pb : Ley de Pb en el Concentrado

= 4,77 %

% que paga la empresa compradora

= 95,00 %

Cotización del Pb

= 0,1367 $/lb

Valor bruto de Pb en 1 t s de concentrado 1 t s x 0,0477 x 2204,62 lb/t x 0,95 x 0,1367 $/lb = $ 13,66 Por lo tanto, el valor bruto de una tonelada métrica seca de concentrado será: 445,86 + 16,65 + 13,66 = $ 476,17 /. 3.

CÁLCULO DEL VALOR NETO DE 1 TS DE CONCENTRADO. Para determinar el valor neto de 1 ts de concentrado se descuenta por concepto de maquila $ 41,64. Valor bruto Maquila Valor neto

22

$ 476,17 41,64 $ 434,53

-



El valor de la maquila debe distribuirse proporcionalmente a cada uno de los metales valiosos contenidos en 1 ts de concentrado. Esto es: ·

Para Ag : Valor bruto de 1 ts de concentrado

= $ 476,17

Deducciones o maquila total

=

41,64

Valor de Ag en el concentrado

=

445,86

Maquila que corresponde a la Ag 476,17 4164 ,

445,86 

x

445,86 x 4164 , x

·





476,17

= 38,99

38,99

Para Au : Valor bruto de Au en el concentrado

= $ 16,65

Maquila que corresponde al Au

41,64

x  16,65 x

·



476,16

= $ 1,46

$1,46

Para Pb : Valor bruto de Pb en el concentrado

= $ 13,66

Maquila que corresponde al Pb

x



41,64 x

13,66



476,16

= $ 1,19

$1,19

Entonces, el valor neto de 1 ts de concentrado será:

Metal valioso

Valor bruto en $

Ag Au Pb Total

445,86 16,65 13,66 476,17

Deducciones y castigos en $ 38,99 1,46 1,19 41,64

Valor neto en $ 406,87 15,19 12,47 434,53

4. VALOR DE CADA METAL EN 1 TS DE MINERAL DE CABEZA. 4.1. Se encuentra primero el valor de una tonelada de mineral de cabeza , sabiendo que el ratio es de 11,95 Entonces, el valor de 1 ts de mineral de cabeza = 434,53/11,95 = $ 36,36 4.2. Se encuentra el valor de cada metal por tonelada de mineral de cabeza . Metal

%

Ag : 406,87/11,95 = 34,05 $/t

93,65

Au : 15,19/11,95

3,49

= 1,27 $/t

23


Pb : 12,47/11,95 Total


= 1,04 $/t

2,86

36,36 $/t de mineral de cabeza

5. LEYES DE CADA METAL POR CADA DÓLAR. Este valor se obtiene dividiendo el promedio de la ley de cabeza entre valor de cada metal por 1 ts de mineral de cabeza Leyes promedio de cabeza Ag : 23,36 Oz/t Au : 1,63 g/t Pb : 0,39% Leyes por dólar: Ag : 23,36 x 0,9365/34,05 = 0,6425 Oz/$ Au : 1,63 x 0,0349/1,27

= 0,0447 g/$

Pb : 0,39 x 0,0286/1,04

= 0,0107 %/$

6. CÁLCULO DE LAS LEYES MÍNIMAS. CUT OFF. Teniendo en cuenta el costo de tratamiento de $ 13,00 por tonelada de mineral de cabeza, las leyes mínimas serán: Ag: 13 $/t x 0,6425 Oz/$ = 8,35 Oz/t Au: 13 $/t x 0,0447 g/$ Pb: 13 $/t x 0,0107 %/$

= 0,58 g/t = 0,139 %

1.8. CAMPO QUE ABARCA LA MINERALURGIA. En el punto 1.3 hemos definido a la m ineralurgia como un conjunto de operaciones unitarias a las cuales se someten las menas para obtener un producto de calidad y cantidad suficiente para ser vendible a un precio que interese al comprador y proporcione ganancias al Empresario Minero. Entre estas operaciones básicas en que consiste la mineralurgia son: 1. Conminución  Liberación de la partícula de mineral valioso. 2. Clasificación de partículas: · ·

Tamizaje-cribado  Dimensión de partícula Diferencias en densidad y masa  Clasificación hidráulica.

3. Operaciones de separación sólido-líquido · Espesamiento · Filtrado · Secado



Desaguado.

4. Operaciones sólido-sólido. · Diferencias en densidad  Medios Densos. · Gravimetría - Corrientes laminares.- Mesas vibrantes. - Cribado hidráulico - Jigs. · Flotación por espumas · Concentración mediante fuerzas magnéticas. · Concentración mediante fuerzas electrostáticas. 24



5. Manipuleo de minerales. · · · · ·

Transporte de mineral en seco Transporte de pulpas por tuberías Almacenamiento. Alimentadores. Disposición de relaves.

1.9. PANORAMA DE LA MINERALURGIA EN EL PERU. 





Siendo nuestro País eminentemente minero, en ese contexto la Mineralurgia juega un papel muy importante, puesto que su participación ha permitido tratar la mayoría de sulfuros metálicos de cobre, plomo, zinc, plata, óxidos metálicos como de estaño, tungsteno, etc., menas sulfuradas que contienen oro, así como también los minerales no metálicos. Debido a la caída de los precios minerales, al sistema de explotación, leyes de medio ambiente y leyes gubernamentales, la pequeña minería a desaparecido totalmente, quedando apenas algunas de la mediana minería, que por sus leyes aún altas, están logrando sobrevivir, es decir aún están en actividad. En la gran minería existen muy pocas minas en explotación. Hoy estamos frente a un nuevo BUM de la Minero-Metalúrgica con el alza de los metales a precios casi nunca esperados. Sin embargo, las minas de oro contenido en sulfuros se vienen desarrollando en gran medida, aplicando métodos combinados de tratamiento.

En conclusión podemos decir, la minería peruana ha experimentado importantes avances en el desarrollo de nuevos procesos, en equipos nuevos u optimizados y en operaciones unitarias. Actualmente, estamos en una etapa de captación y adaptación de tecnologías desarrolladas en otras latitudes, las cuales seguirán aplicándose en los futuros proyectos. En los años recientes, el procesamiento de minerales en nuestro país ha incorporado tecnologías específicas para el tratamiento de diseminados de oro, empleo de mineroductos, desarrollo de biotecnología minera, aplicaciones de flotación columnar, aplicaciones de molienda SAG, modernización de plantas hidro y pirometalúrgicas que incorporan tecnologías de adecuación al medio ambiente, etc. En las plantas concentradoras aún es factible incrementar la eficiencia en un número significativo de operaciones de conminución y flotación de minerales. El país dispone de un conjunto de entidades y profesionales con alta capacidad para el desarrollo y adaptación de modernas tecnologías en el procesamiento de minerales, en beneficio de los nuevos proyectos mineros.      

Universidades e Instituciones de Educación Superior, con facultades o escuelas de Ingeniería Metalúrgica o especialidades afines. Empresas mineras del sector privado. Laboratorios comerciales de prestigio internacional. Gremios profesionales (Colegio de Ingenieros del Perú, Instituto de Ingenieros de Minas del Perú, etc). Sociedad Nacional de Minería, Petróleo y Energía. Organismos del Ministerio de Energía y Minas (IPEN e INGEMMET).

En la figura 1.4 se muestra todos los proyectos y plantas metalúrgicas que se regalaron en la denominada privatización de las empresas mineras que eran administradas por el gobierno. Tenemos que aceptar que fuimos los propios profesionales minero-metalúrgicos peruanos los que hemos propiciado esta innecesaria privatización, por ser o actuar adrede de malos administradores (corrupción). Es una gran mentira que el estado no pueda tener empresas de éxito, pues basta uno ejemplo en América Latina, CODELCO-Chile y en otra parte del mundo, OUTOKUMPU-Finlandia, empresas nacionales de éxito.

25



Fig. 1.4. Mapa que indica la privatización minera.

26



27



CONCEPTOS COMPLEMENTARIOS. 1.- Concepto y origen de los yacimientos minerales Introducción Los elementos químicos que componen nuestro planeta están distribuidos de una forma que a grandes rasgos es muy regular, ya que depende de dos grandes factores: · ·

Su abundancia en cada una de las capas que componen el planeta, La naturaleza y composición de las rocas presentes en cada sector concreto que analicemos.

Sobre la base de los datos conocidos sobre la naturaleza y composición geoquímica, mineralógica y petrológica de las diferentes capas en que está dividido nuestro planeta, la composición es simple y homogénea en la zona más profunda (núcleo), e intermedia en el manto, mientras que la capa más superficial (la corteza) presenta una composición más compleja y heterogénea. Esto último se debe a su vez a dos factores: o

o

El hecho de que la diferenciación planetaria haya producido un enriquecimiento relativo de esta capa en los elementos más ligeros, que no tienen cabida en los minerales que componen el manto, que son de composición relativamente sim ple: fundamentalmente silicatos de Mg y Fe. Eso hace que con respecto al manto, la corteza sólo esté empobrecida en elementos como Fe y Mg (en lo que se refiere a elementos mayoritarios) y Ni, Cr, Pt, en lo que se refiere a minoritarios o trazas. La mayor complejidad de los procesos geológicos que operan en la corteza producen fenómenos muy variados de enriquecimiento o empobrecimiento de carácter local, que afectan a la concentración de los distintos elementos químicos de diferentes maneras.

De esta manera, podemos entender a la corteza como aquel segmento de nuestro planeta en el que se rompe la homogeneidad de la distribución de los elementos que encontramos en capas más profundas. Por ejemplo, a pesar de que existan algunas variaciones composicionales en el manto, éstas son insignificantes con respecto a la altísima variabilidad que observamos en la corteza. Así, en ésta podemos observar rocas ígneas que independientemente de su lugar de origen (manto astenosférico, manto litosférico, corteza) van desde composiciones peridotíticas hasta las graníticas. Es en la corteza donde, además, encontraremos las rocas sedimentarias y metamórficas. Los procesos que llevan a la diferenciación de un magma, o a la formación de una roca sedimentaria o metamórfica implican en ocasiones transformaciones profundas químico-mineralógicas. Es durante el curso de esos procesos que algunos elementos o minerales pueden concentrarse selectivamente, muy por encima de sus valores "normales" para un tipo determinado de roca, dando origen concentraciones "anómalas" que de aquí en adelante denominaremos "yacimientos minerales". El carácter "anómalo" de estas concentraciones hace que los yacimientos constituyan singularidades en la corteza terrestre. Es muy importante considerar el aspecto geoquímico del concepto: todos los elementos químicos están distribuidos en la corteza de forma muy amplia, aunque en general su concentración en las rocas es demasiado baja como para permitir que su extracción de las rocas resulte rentable. Como hemos explicado, su concentración para dar lugar a un yacimiento mineral se produce como consecuencia d e algún proceso geológico (ígneo, sedimentario o metamórfico) que provoca la concentración del elemento. Por ejemplo, el oro que se encuentra concentrado en los yacimientos sedimentarios de tipo placer puede proceder del oro diseminado en áreas de gran extensión regional. En esas áreas el oro estará presente en las rocas, pero en concentraciones demasiado bajas como para poder ser extraído con una rentabilidad económica. Sin embargo, el proceso sedimentario produce su concentración en los aluviones o en playas, posibilitando en algunos casos su extracción económica. En definitiva, para que un elemento sea explotable en un yacimiento mineral, su concentración debe ser muy superior a su concentración media (clark ) en la corteza terrestre. 28



El otro factor importante a considerar es el económico: esas concentraciones podr án ser o no de interés económico, lo que delimita el concepto de Yacimiento explotable o no explotable, en función de factores muy variados, entre los que a primera vista destacan algunos como el valor económico del mineral o minerales extraídos, su concentración o ley, el volumen de las reservas, la mayor o menos proximidad de puntos de consumo, la evolución previsible del mercado, etc., factores algunos fácilmente identificables, mientras que otros son casi imposibles de conocer de antemano. Esta conjunción de factores geológicos y económicos hace que el estu dio de los yacimientos minerales sea una cuestión compleja y problemática, en la que hay que conjugar la labor de especialistas de distintos campos, ya que incluye desde las cuestiones que afectan a la prospección o búsqueda de estas concentraciones, su evaluación, el diseño y seguimiento de su explotación minera, el estudio de la viabilidad económica de la explotación, el análisis del mercado previsible para nuestro producto, hasta factores políticos (estabilidad económica y social de un país) o cuestiones medioambientales, como la recuperación de los espacios afectados por esta actividad. El término de yacimiento mineral se he venido utilizando tradicionalmente para ref erirnos únicamente a los yacimientos de minerales metálicos, que se emplean para obtener una mena, de la que se extrae un metal. Es el caso, por ejemplo, del cinabrio, que se explota para la extracción del mercurio. No obstante, el auge de las explotaciones de minerales y rocas industriales, y la similitud de los procesos que dan origen a los yacimientos metálicos y de rocas y minerales industriales hacen que esta precisión no tenga ya sentido. De esta forma, en este temario se va a abordar de forma integral el estudio de ambos.

CONCEPTOS BÁSICOS Cuando hablamos de Yacimientos Minerales, hay una serie de conceptos que tienen una gran importancia, ya sea en los aspectos geológicos-geoquímicos, o en los económicos. Los más importantes son los siguientes: Mena : Es el mineral cuya explotación presenta interés. En general, es un término que se refiere a

minerales metálicos y que designa al mineral del que se extrae el elemento químico de interés (Cu de la calcopirita, Hg del cinabrio, Sn de la casiterita, entre muchos ejemplos posibles). En este caso de los minerales metálicos, se requiere un tratamiento de la mena, que en general comprende dos etapas: el tratamiento mineralúrgico y el metalúrgico (ver más abajo). : Comprende a los minerales que acompañan a la mena, pero que no presentan interés minero Ganga

en el momento de la explotación. Ejemplos frecuentes en minería metálica son el cuarzo y la calcita. Conviene resaltar que minerales considerados como ganga en determinados momentos se han transformado en menas al conocerse alguna aplicación nueva para los mismos. Reservas : Cantidad (masa o volumen) de mineral susceptible de ser explotado. Depende de un gran

número de factores: ley media, ley de corte (ver más abajo), y de las condiciones técnicas, medioambientales y de mercado existentes en el momento de llevar a cabo la explotación. Se complementa con el concepto de Recurso , que es la cantidad total de mineral existente en la zona, incluyendo el que no podrá ser explotado por su baja concentración o ley. Ver más detalles pulsando Ley media : Es la concentración que presenta el elemento químico de interés minero en el yacimiento.

Se expresa como tantos por ciento, o como gramos por tonelada (g/t) (equivale a partes por millón, ppm) u onzas por tonelada (oz/t). o cut-off : Es la concentración mínima que debe tener un elemento en un yacimiento para Ley de corte

ser explotable, es decir, la concentración que hace posible pagar los costes de su extracción, tratamiento y comercialización. Es un factor que depende a su vez de otros factores, que pueden no tener nada que ver con la naturaleza del yacimiento, como por ejemplo pueden ser su proximidad o lejanía a vías de transporte, avances tecnológicos en la extracción, etc. Factor de con centración : Es el grado de enriquecimiento que tiene que presentar un elemento con

respecto a su concentración normal para que resulte explotable, es decir:

29



Ley de corte Fc = -------------------Clark

Así, por ejemplo, el oro se encuentra en las rocas de la corteza en una proporción media o clark de 0.004 ppm, mientras que en los yacimientos de la cuenca de Witwatersrand (RSA) su ley de corte es de 7 g/t (1.750 veces mayor). La figura muestra los factores de concentración de una serie de elementos, y se aprecia como para elementos escasos este valor es mucho más alto que para los elementos más comunes, más abundantes en el conjunto de la corteza. T o d o u n o : Mezcla de ganga y mena que extrae de la mina o cantera, con un contenido o ley

determinado, que hay que saber previamente (investigación de pre-explotación) y confirmar tras la explotación. Todo uno m arginal : Aquel producto de la explotación que tiene contenidos ligeramente por debajo de

la ley de corte, y que no se suele acumular conjuntamente con el estéril, o bien para procesar mediante tratamientos de bajo coste, o en previsión de que los precios del producto suban y puedan aprovecharse como reservas. Es té ril : Corresponde a las rocas que no contienen mineral o lo contienen en cantidades muy por debajo

de la ley de corte. No suele corresponder con la ganga, que como se indica antes, son los minerales acompañantes de la mena.

S u b p r o d u c t o s (o by-products): Suelen ser minerales de interés económico, pero que no son el objeto

principal de la explotación, si bien aumentan e l valor económico de la producción: por ejemplo, el Cd o el Hg contenido en yacimientos de sulfuros con altos contenidos en esfalerita, o el manganeso contenido en los pórfidos cupríferos. Geometalurgia: Se refiere a la relación existente entre el comportamiento metalúrgico del mineral que

es tratado en la planta de beneficio y las características geológicas que afectan dicho comportamiento, tales como las especies mineralógicas presentes, la dureza, el grado de fracturamiento, entre otros. Explotación minera : Es el proceso o conjunto de procesos por el cual o cuales extraemos un material

natural terrestre del que podemos obtener un beneficio económico: puede ser desde agua, hasta diamantes, por ejemplo. Se lleva a cabo mediante pozos (caso del agua o del petróleo, entre otros), en minas, subterráneas o a cielo abierto, o en canteras. : Es el proceso o conjunto de procesos, propios de la minería metálica, que Metalurgia extractiv a

permiten obtener el elemento de interés a partir del todo-uno de mina o cantera. Implica o puede implicar una serie de procesos: -

-

Lavado o concentración . Proceso o conjunto de procesos por el cual o cuales se separan la

mena y la ganga. Pueden ser de carácter físico: por ejemplo, separación de la magnetita por medio de electroimanes; o de carácter físico-químico: por ejemplo, flotación de los sulfuros. Metalurgia : Proceso o conjunto de procesos por el cual se extrae el metal correspondiente de un mineral metálico. Puede ser por tostación (caso de los sulfuros: HgS + calor + O 2 -> Hg + SO2) denominándose entonces pirometalurgia, o por vía húmeda (CuCO3 + H2SO4 -> CuSO4(soluble); a su vez el CuSO4 se descompone electrolíticamente: CuSO 4 + en.el. -> Cu + SOx); este tipo se denomina hidrometalurgia; otra posibilidad es confiar este proceso a la acción de bacterias, y se denomina entonces biometalurgia.

Otros procesos post-mineros : El producto minero, tal como sale de cantera o de la planta de

mineralurgia, si no es de carácter metálico, a menudo necesita otros tratamientos antes de ser aprovechable: por ejemplo el petróleo necesita el refino; las rocas industriales necesitan corte y tratamientos superficiales de la superficie de corte; expansión térmica de perlita o vermiculita para obtener áridos ligeros, calcinación de la caliza para obtener cal (CaCO3 + calor -> CaO + CO2), entre muchos otros.

30



ORIGEN DE LOS YACIMIENTOS MINERALES El origen de los yacimientos minerales puede ser tan variado como lo son los procesos geológicos, y prácticamente cualquier proceso geológico puede dar origen a yacimientos minerales. En un estudio más restrictivo, hay que considerar dos grandes grupos de yacimientos: 1. Los de minerales, ya sean metálicos o industriales, que suelen tener su origen en fenómenos locales que afectan a una roca o conjunto de éstas, 2. Los de rocas industriales, que corresponden a áreas concretas de esa roca que presentan características locales que favorecen su explotación minera. A grandes rasgos, los procesos geológicos que dan origen a yacimientos minerales serían los siguientes: Pro ces os ígn eos :

Plutonismo: produce rocas industriales (los granitos en sentido am plio), y minerales metálicos e industriales (los denominado yacimientos ortomagmáticos, producto de la acumulación de minerales en cámaras magmáticas). Volcanismo: produce rocas industriales (algunas variedades "graníticas", áridos, puzolanas), y minerales metálicos (a menudo, en conjunción con procesos sedimentarios: yacimientos de tipo "sedex" o volcano-sedimentarios). Procesos pegmatíticos: pueden producir yacimientos de minerales metálicos (p.e., casiterita) e industriales: micas, cuarzo... Procesos neumatolíticos e hidrotermales: suelen dar origen a yacimientos de minerales metálicos muy variados, y de algunos minerales de interés industrial. Procesos exógenos o superficiales :

La erosión es el proceso por el cual las rocas de la superficie de la Tierra, en contacto con la atmósfera y la hidrosfera, se rompen en fragmentos y sufren transformaciones físicas y químicas, que dan origen a fragmentos o clastos, y a sales, fundamentalmente. Las trasformaciones que implica la erosión pueden dar lugar a yacimientos, que reciben el nombre de yacimientos residuales. El transporte de los clastos por las aguas y el viento, y de las sales por el agua, modifica la composición química tanto del área que sufre la erosión como del área a la que van a parar estos productos. Además, durante el propio transporte se produc en procesos de cambio físicos y químicos, nuevas erosiones, depósito de parte de la carga transportada, etc. La sedimentación detrítica da origen a rocas como las areniscas, y a m inerales que podemos encontrar concentrados en éstas, en los yacimientos denominados de tipo placer: oro, casiterita, gemas... La sedimentación química da origen a rocas de interés industrial, como las calizas, y a minerales industriales, como el yeso o las sales, fundamentalmente. La sedimentación orgánica origina las rocas y minerales energéticos: carbón e hidrocarburos sólidos (bitúmenes, asfaltos), líquidos (petróleo) y gaseosos (gas natural). También origina otras rocas y minerales de interés industrial, como las fosforitas, o las diatomitas, entre otras. Como ya se ha mencionado, la sedimentación asociada a los fenómenos volcánicos produce yacimientos de minerales metálicos de gran importancia. 31

Introduccion a La Mineralurgia

Recommend Documents