• Author / Uploaded
• Richard Fernández

• Categories
• Minería
• Minerales
• Óptica
• Cristalografía de rayos X
• Geología

Citation preview

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, consiste en la selección de muestras minerales geológicamente identificadas con las que se determinan los parámetros 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

Por lo tanto la Geometalurgia sostiene el siguiente principio básico: Mantener métodos de procesos de minerales, basados en el análisis químico y mineralógico sin considerar las interacciones mineralógicas. De esto resulta que: Es necesario prestar tanto o más atención a la ganga que al mismo mineral valioso. Fundamentos de Geometalúrgia

Página | 1

CURSO I CONCEPTOS GENERALES DE PLANTAS MINERAS 1.1

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 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). 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 mínima. Por otro lado suponiendo que la calcosita está libre, pero la proporción de minerales consumidores de ácido como: carbonatos, cloritas, biotita, arcillas, etc. (análisis mineralógico) es alta, entonces el consumo de ácido será muy alto (quizás no sea rentable este tipo de composición de mineral) y además, la recuperación disminuirá sensiblemente.

Fundamentos de Geometalúrgia

Página | 2

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 variedades mineralógicas críticas, que para el caso de la 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 críticas, o alguna combinación de éstas, ya se hayan modelado 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) 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 (por la 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 de molibdeno por su contaminación 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 estos minerales producen en cualquier circuito de beneficio: “caking” (con poca humedad se forman masas de recubrimiento de “chutes”, zarandas, etc.), formación de aniegos o charcos en las pilas de lixiviación (impermeabilización), pérdida de la ley de Cu en la solución de cosecha (absorción y subsiguiente intercambio iónico del Cu con posiciones atómicas de la estructura), etc.

Fundamentos de Geometalúrgia

Página | 3

CURSO I CONCEPTOS GENERALES DE PLANTAS MINERAS

Figura 3. Modelo Geo metalúrgico

1.2

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 4. Caracterización del mineral Figura 5. Interrelación geo metalúrgica

Fundamentos de Geometalúrgia

Página | 4

CURSO I CONCEPTOS GENERALES DE PLANTAS MINERAS

Figura 6. Modelo geológico

1.2.1

Caracterización geológica.

El modelamiento de recursos minerales no termina con la cuantificación de las leyes económicas del recurso a explotar y su posterior caracterización geometalúrgica, sino que debe continuar hasta el destino final y su posterior degradación por efectos ambientales. En general, la evolución de la actividad minera debe ser abordada de manera científica y sistemática. Y para ello se requiere que el conocimiento básico del proceso productivo sea analizado y modelado con la perspectiva de minimizar los impactos futuros que los minerales y rocas extraídos y removidos podrían ocasionar al ecosistema. Con esa perspectiva la captura y generación de información geológica debería estar también orientada con un horizonte que va más allá del proceso de extracción y del modelo metalúrgico respectivo. Se requiere diseñar procesos de captura de datos geológicos y de modelamiento que sean capaces de predecir las consecuencias posteriores al ciclo de producción minera y para ello se necesita que esa captura de datos geológicos esté orientada tanto a la mineralogía de mena como a los minerales de ganga con orientación específica a aquellos elementos que podrían ser considerados deletéreos. Fundamentos de Geometalúrgia

Página | 5

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 y almacenados en botaderos, tranques de relave o pilas.

Figura 7. Caracterización Geológica

1.2.2

Caracterización metalúrgica.

El proyecto conceptual de la planta de beneficio debe partir de la ubicación de la tolva de recepción del mineral de la mina y desarrollarse siguiendo los pasos señalados en el diagrama de flujo respectivo. - El diagrama de flujo se desarrollara de acuerdo al proceso seleccionado y con las constantes y parámetros de terminados en las 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 básicos y determinar sus tamaños y principales características.

GEOLOGICA - LITOLOGÍA. - ALTERACIÓN. - TEXTURA. - ZONACIÓN. - OCURRENCIA MINERALES UTILES.

QUÍMICA - LEYES ELEMENTOS ECONÓMICOS. - LEYES ELEMENTOS IMPUREZAS. - LEYES ELEMENTOS SOLUBLES E INSOLUBLES. - ANÁLISIS SECUENCIAL.

DISCIPLINA CARACTERIZACIÓN MINERALOGICA FÍSICA - MINERALES ÚTILES. - MINERALES GANGAS. - ASOCIACIÓN. - GRADO LIBERACIÓN. - ARCILLAS.

Tabla 1.

Fundamentos de Geometalúrgia

- GEOMECÁNICA. - MOLIENDABILIDAD. - CHANCABILIDAD. - FRAGMENTABILIDAD. - DUREZA. - POROSIDAD.

METALURGICA - RECUPERACIÓN METALÚRGICA. - CONSUMO DE REACTIVOS. - CARACTERÍSTICAS PRODUCTOS Y RESIDUOS.

Disciplinas para caracterización metalúrgica.

Página | 6

CURSO I CONCEPTOS GENERALES DE PLANTAS MINERAS 1.3

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 de un proceso de recuperación industrial minera.  Toda la información que se deriva de un estudio 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 algunas de estas posibilidades de información: A.- Para el Área de Geología. Capacidad de:        

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

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

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

 C.- Para el Área de Procesamiento Mineral. Capacidad de:       

Acceso a variabilidad espacial geológica, geoquímica y metalúrgica. Vincular mineralogía y textura con liberación y selectividad. Optimizar el diseño de flowsheet de procesamiento mineral. Maximizar la capacidad de tratamiento, recuperación y calidad de producto. Minimizar elementos contaminantes en la calidad del producto. Mantener la estabilidad de la operación de procesamiento mineral. Evaluar escenarios variables.

Fundamentos de Geometalúrgia

Página | 7

CURSO I CONCEPTOS GENERALES DE PLANTAS MINERAS D.- Para el Área Ambiental Capacidad de:    

Reducir y administrar la generación de drenaje ácido Disminuir el aporte de elementos contaminantes en botaderos, relaves y emisarios Contener posibles eventos de contaminación ambiental Evaluar escenarios variables

E.- Para el Área de Marketing Capacidad de:  Incrementar la calidad y tonelaje del producto  Mejorar el conocimiento de la Calidad del Producto  Evaluar escenarios variables F.- Para el Área de Negocios 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 de fases de expansión minera y de procesamiento mineral  Optimizar definición de dimensión de equipos mineros y de procesamiento mineral  Incrementar confianza en el cálculo del Valor Presente Neto  Minimizar costos de capital y operacionales  Evaluar escenarios variables 1.4

ETAPAS DE UN PLAN GEOMETALÚRGICO.

La construcción de un modelo geometalúrgico de este tipo parte por la revisión geológica, que incluye aspectos tales como modelo geológico, modelo de bloques, determinación de recursos y la definición de unidades geológicas. Luego viene una etapa de selección de muestras para programa de pruebas. En tercer lugar la implementación del programa de pruebas y luego el levantamiento de las instalaciones existentes o la definición de alternativas de proceso, para seguir con la construcción de modelos del proceso, la incorporación de la información del programa de pruebas a los modelos, el escalamiento a resultados industriales, la generación de modelos matemáticos, la incorporación de estos al modelo de bloques, para terminar con la conciliación entre los resultados obtenidos por el modelo y los resultados reales. “Para construir este tipo de modelo se usan muestras del tipo testigo de sondaje diamantino. En casos justificados se deben realizar campañas especiales de sondajes diamantinos con fines exclusivos de pruebas metalúrgicas. Los ensayos requeridos corresponden a test internacionalmente aceptados”.

Fundamentos de Geometalúrgia

Página | 8

CURSO I CONCEPTOS GENERALES DE PLANTAS MINERAS

Figura 8. Unidad de geoconminución

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

1.4.1

Comenzar con las zonas geológicas– definidas por el área de geología. Para cada zona, se selecciona una muestra representativa. Para cada muestra, medir todos características Geometalúrgicas. Comparar las características geometalúrgicas, y combinar las zonas geológicas con condiciones similares. Finaliza con la disposición de Unidades Geometalúrgicas (UGM), definidas por geología y metalurgia.

Estudio detallado de cada UGM  Variabilidad de dureza.  Mineralogía y/o mineralogía cuantitativa.  Cinéticas de flotación.  Versus pH.  Versus P80.  Versus % sólidos.  Cinéticas de flotación cleaner.  Versus pH.  Versus P80 de remolienda.  Versus % Sólidos.  Sedimentación.  Plan de producción.  En base del plan minero.  Las proporciones de cada UGM.  Las características metalúrgicas de cada UGM.

Fundamentos de Geometalúrgia

Página | 9

CURSO I CONCEPTOS GENERALES DE PLANTAS MINERAS  Modelamiento del proceso  Condiciones óptimas.  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.  Paradas no programadas.  Limitaciones de bombeo, otros.  Evaluación  El proceso geometalúrgico siempre está cambiando.  Cambios en la planta, la mina, la economía.  Es importante tener alguna métrica para evaluar el éxito. 1.5

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. Es una premisa fundamental de la geometalurgia que las características geológicas de un depósito mineral condicionan enormemente la respuesta metalúrgica, lo cual a su vez permite definir la cantidad de reservas aprovechables. El conocimiento geológico sobre la formación de depósito mineral (temperatura, presión, alteraciones, fluidos, ácidos, condiciones de emplazamientos, relaciones espaciales, etc.), resulta información útil para liberar más eficientemente un mineral valioso. Por intermedio de la geología se realizan las evaluaciones sobre las relaciones espaciales del mineral, propiedades tales como la re-cristalización y alteraciones, distribución mineral, fracturas, etc., de lo que resulta información fundamental para evaluar económicamente un yacimiento. Esa información geológica debe ser re-evaluada y complementada con atributos de proceso metalúrgico. Para el metalurgista es importante conocer la distribución de materiales en el yacimiento, su variabilidad, las asociaciones mineral valioso-ganga, intensidad de alteraciones del mineral con una perspectiva espacial de tres dimensiones, situaciones que son bien conocidas por el geólogo. El trabajo geometalúrgico se realiza mejor cuando el geólogo examina sus muestras de perforación, identifica las características minerales y con ello determina las variables de potencial significancia en el procesamiento del mineral. Las características metalúrgicas se deben asociar con el mineral y sus características litológicas, e incorporar todo ello en los modelos geometalúrgicos tridimensionales. En última instancia, un modelo geometalúrgico debe conducir a la creación de una matriz que incluya la geología, mineralogía y parámetros metalúrgicos que se utilizaran en el planeamiento minero y diseño de procesos.

Fundamentos de Geometalúrgia

Página | 10

CURSO I CONCEPTOS GENERALES DE PLANTAS MINERAS

Figura 9. Proceso de optimización en geometalúrgia

Esta última situación, conduce a su vez a definir un plan de minado con la perspectiva de remover hacia la Planta Metalúrgica los minerales susceptibles de un tratamiento rentable.  Por ejemplo considérese dos parcelas de mineral, ambas con la misma cantidad de mineral. De la primera parcela se puede procesar 100 ton/hr con una recuperación metalúrgica del 75 %.  De la segunda parcela se puede procesar 110 ton/hr con una recuperación metalúrgica del 72 %.  Ambas parcelas son rentables; es decir, cubren todo el costo de procesamiento mineral, administración y comercialización.  Desde una perspectiva de tiempo-valor, la segunda parcela proporciona mayor valor en tanto que consigue mayor cantidad de tratamiento aunque la recuperación sea menor. Esta estrategia, que considera fundamentalmente la maximización de la recuperación del metal valioso por unidad de tiempo, es la base de los esquemas de optimización y que hace uso del concepto geometalúrgico. Se sintetiza algunos de los aportes de cada una de las disciplinas que participan en la actividad minera. El éxito de un modelo geometalúrgico implica la creación de una matriz que incluya las variaciones geológicas, mineralógicas y pruebas de rendimiento, información que será utilizada en el planeamiento de minado y el diseño general. En términos generales, la caracterización del mineral es la cuantificación de la información física obtenida de muestras que representan un cuerpo mineralizado. La información recopilada como parte de un programa de caracterización de mineral proporciona la base objetiva para el abordaje del mapeo geometalúrgico. Fundamentos de Geometalúrgia

Página | 11

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 geotécnicas).

Figura 10. Caracterización de un mineral

1.6

PROCEDIMIENTO DE LA IMPLEMENTACIÓN DEL MODELO GEOMETALÚRGICO

1.6.1

Definición de dominios espaciales

En base al trabajo del Geólogo, se generan planillas de logueo de sondajes los cuales deben contener por lo menos las siguientes características para cada metro de sondaje:  Tipo litológico,  Tipo de alteración,  Tipo de zona mineral (óxido, mixto, sulfuro).  Cualquier información adicional como por ejemplo: textura de mineralización (diseminada, vetillas, stockwork, etc.) o detalles sobre especies mineralógicas presentes, etc. Los modelos espaciales (geológicos) deben ser importadas y revisadas en el software minero para facilitar la interpretación de los resultados del análisis estadístico

Fundamentos de Geometalúrgia

Página | 12

CURSO I CONCEPTOS GENERALES DE PLANTAS MINERAS 1.6.2

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

Figura 11. Obtención de Testigos

 

En base a los resultados de análisis multivariado, se definen dominios espaciales. Estos dominios son modelados en el software minero, (MineSight, Data Mine, Micromine, etc), con herramientas de Modelamiento implícito para generar sólidos geológicos tridimensionales

Fundamentos de Geometalúrgia

Página | 13

CURSO I CONCEPTOS GENERALES DE PLANTAS MINERAS

Figura 12. Modelo ge estadístico de un tajo

1.6.3

Modelo Mineralógico

Tiene que ser consistente    

Se aplica el modelo a nivel de bloque Se aplica el modelo a nivel del modelo metalúrgico (modelo planta) Se aplica a nivel del modelo geometalúrgico (modelo bloque) Se deriva y valida usando muestras puntuales de variabilidad

Mineralogía

Ensayos Químicos       

CuT, CuCN,CuSA Fe S Mo Ag Au AS

Modelo Mineralógico Para cada UGM

        

Ag Au CuFeS2 CuS2 Cu5FeS4 FeS2 Cu3AsS4 FeOX Ganga

Figura 13. Modelo Mineralógico

Fundamentos de Geometalúrgia

Página | 14

CURSO I CONCEPTOS GENERALES DE PLANTAS MINERAS 1.6.4

Ensayos de Mineralogía  QEMSCAN  Mineralogía de sulfuros,  Liberación y asociación es más cara  Limite detección baja (0.1% o menos)  XRD  Arcillas, mineralogía de ganga  Mineralogía de concentrados  Límite de Detección más alta  Microscopia óptica

Figura 14. Microscopia óptica

1.6.5

Mineralogía de Procesos.

 El rol de la Mineralogía de Procesos es el de predecir la respuesta metalúrgica de los materiales a procesar. La Geometalurgia entonces hace uso intensivo de la Mineralogía de Procesos, la cual se enfoca hacia el diseño de Diagramas de Flujo. Aspecto muy importante a considerar por la Mineralogía de Procesos, es la comprensión de las relaciones que se dan entre mineral valioso y ganga mineral. Es evidente que los componentes de ganga son los más abundantes en cualquier depósito mineral. Consecuentemente las interacciones entre estos dos componentes (mineral valioso – ganga) cumplen un rol preponderante en la respuesta metalúrgica de procesamiento.

Fundamentos de Geometalúrgia

Página | 15

CURSO I CONCEPTOS GENERALES DE PLANTAS MINERAS TÉCNICAS Microscopía Óptica de Polarización.

Difracción de Rayos X.

Microscopía Electrónica de Barrido.

PRINCIPIO

OBJETIVOS

Luz polarizada interactúa con muestra (sección delgada o pulida); imágenes trasmitidas o reflejadas revelan propiedades ópticas de los minerales. Irradiación con rayos X de una muestra pulverizada produce difracción en planos cristalográficos de los minerales. Haz de electrones bombardea una muestra conductiva. Electrones secundarios y retrodispersos generan imagen. Detectores de espectro de rayos X (discriminados por la dispersión de la energía o de la longitud de onda) analizan composición química.

Identificación de minerales y de características específicas tales como alteración, tamaño de grano, asociaciones, etc. Análisis Modal. Grado de liberación. Identificación de minerales cristalizados. Análisis modal. (Pulverización de las muestras destruye morfología original). Identificación de minerales y de características especiales. Microanálisis cuantitativo de elementos en sectores minúsculos de minerales. Análisis Modal. Grado de liberación.

Tabla 2. Mineralogía de procesos.

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

Estudios y Pruebas de laboratorio

Geología de Exploración

Evaluación de reservas. Leyes mineralógicas

Selección Del proceso metalúrgico

Planta Piloto

Desarrollo del Plan de minado

Diseño final de planta

Plan de cierre de mina

Economía del proceso Figura 15. Caracterización del mineral (técnicas disponibles)

1.6.6

Selección de muestras por dominio.  A partir de los dominios generados y los resultados estadísticos, se confecciona un plan de muestreo representativo.  Dicho plan debe capturar la variabilidad estadística identificada y rangos de leyes observadas, y también tener una buena distribución espacial dentro del dominio (sin sesgos).  Seleccionar muestras de sondajes, distribuidas regularmente en un único o en múltiples dominios geológico-geoquímico-mineralógico-texturales, de acuerdo con criterios de procesamiento mineral

Fundamentos de Geometalúrgia

Página | 16

CURSO I CONCEPTOS GENERALES DE PLANTAS MINERAS

Figura 16. Muestras de sondaje

1.6.7

Preparación de muestras

Figura 17. Preparación de muestras representativas

Fundamentos de Geometalúrgia

Página | 17

CURSO I CONCEPTOS GENERALES DE PLANTAS MINERAS 1.6.8

Determinación de Parámetros de procesamiento del mineral

La Dureza  SAG SPI, Sag Power Index SMC JKDWT Bond Barras  HPGR Prueba Pistón  Molino Bolas Prueba Bond Bond Modificada A.- Molienda JKWDT El JK Drop Weigh Test, desarrollado en el centro de Investigación Mineral Julius Kruttschnitt, Australia, determina la energía versus funciones de distribución de fractura para cinco tamaños de mineral entre 2 1/2 y ½ . Estas funciones de distribución de fracturas sirven para determinar el comportamiento del chancador y las características de los molinos AG/SAG.

Figura 18. Equipo para determinar JKWDT

Fundamentos de Geometalúrgia

Página | 18

CURSO I CONCEPTOS GENERALES DE PLANTAS MINERAS

SMC. El test SMC (SAG Mill Comminution) es una versión abreviada del test Drop Weight, que puede ser realizado a costos significativamente más bajos sobre trozos de sondajes o bien sobre partículas seleccionadas del material a estudiar. El test genera como resultado los parámetros A y b que son usados en simulaciones con el software JKSimMet, así como un índice de impacto (DWi), en kWh/m3, el que proporciona una medida de la resistencia del mineral a la fractura bajo condiciones de impacto. En el software JKSimMet, estos parámetros son combinados con información relativa a equipos y condiciones de operación a fin de analizar y/o predecir el rendimiento de molinos SAG/AG. El test utiliza una sola fracción de tamaño, así como un menor número de especímenes (100). Lo anterior, limita la precisión del test. Normalmente, las principales zonas del depósito son testeadas utilizando el test JK completo, de modo de calibrar el test SMC, el que puede ser luego utilizado para generar información a costos más bajos en muestras específicas, siempre y cuando ellas tengan características geológicas comparables. El test es normalmente realizado utilizando cuartos de sondaje. El test también puede realizarse con trozos completos o medios sondajes, sin embargo en estos casos el proceso de preparación debe incluir una etapa previa de corte para generar los cuartos de sondajes requeridos en el test. Antes de cortar los trozos de sondajes se efectúan mediciones de masa en aire y agua, de modo de obtener la gravedad especifica de las partículas, así como una medida de la masa por unidad de largo del sondaje. Los trozos de cuartos de sondaje son cortados de modo de generar 100 partículas, las que son clasificadas en 5 grupos de 20 partículas cada uno. Cada grupo es luego impactado utilizando el equipo JK a diferentes niveles de energía. Una vez impactadas todas las partículas de cada grupo, se procede a realizar un análisis granulométrico del producto fracturado, sobre una malla correspondiente a un décimo del tamaño original de la muestra, con lo que el porcentaje acumulado pasante permite la determinación directa del parámetro t10 a cada nivel de energía. Cuando no se dispone de trozos de sondajes, o bien cuando no es posible realizar el corte del mismo, se procede a utilizar un procedimiento alternativo de preparación de muestra, la que se realizara seleccionando partículas de modo que la masa promedio de cada set de 20 unidades se ubique en torno + - 10% del valor óptimo de masa requerido para el test. Este método es también aplicado para sondajes con diámetros que exceden a los 70 mm.

Fundamentos de Geometalúrgia

Página | 19

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 en un 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 energía por unidad de masa (kWh/ton) y es usado, en conjunto por el software CEET, tanto para realizar diseños de planta como pronósticos de producción. El test SPI requiere de 5 kgrs de mineral con tamaño sobre 1” (25 mm).

Figura 19. Relación entre revoluciones del molino SAG mil vs el producto pasing 1.7 mm

ABRASION. El test de abrasión fue desarrollado por Allis-Chalmers usando el método y aparato usado por la División de chancadores de la Corp. Bath Iron Works Pennsylvania. El equipo está formado por un tambor rotatorio, en el cual se colocan las muestras de mineral seco con una paleta de impacto montada en un eje central que rota a una velocidad mayor que la del tambor. La paleta está fabricada con una aleación de acero estándar templado a 500 Brinell. Los requisitos de la muestra de alimentación son 1.6 kg de mineral bajo ¾” y sobre ½”, material que normalmente se obtiene tomando 4 kg de mineral chancado a menos ¾” y harneado hasta ½”. El resultado del test es el índice de abrasión, el cual se determina a partir de la pérdida de peso de la paleta bajo condiciones de operación estándar. Este índice puede ser empleado para determinar el desgaste de componentes de careo y del revestimiento en los chancadores, molinos de rodillos y molinos de bolas.

Fundamentos de Geometalúrgia

Página | 20

CURSO I CONCEPTOS GENERALES DE PLANTAS MINERAS

Figura 20. Equipo usado en la abrasión

Word Index. Este test permite determinar el índice de trabajo de bond de molino de bolas para el mineral. Este parámetro puede ser utilizado en la tercera ley de conminución de bond para estimar los requisitos energéticos netos del circuito de molienda, de acuerdo a la ecuación siguiente:

W = Wi

( 10

-

10

P80

)

F80

Leyenda: W Wi P80 F80

: Consumo de energía especifica : Work Index : 80% passing del producto : 80% passing del alimento

: : : :

Kwh/Tc Kwh/Tc Micrones Micrones

El test corresponde a un circuito cerrado en seco con un molino de bolas standard (figura N°21) que opera con clasificación. La malla de corte puede ser desde 100# a 170# aunque normalmente el corte se realiza con malla 100#. Para la prueba se necesita 10Kg de muestra con una granulometría 100% -6#.

Figura 21. Molino de bond

Fundamentos de Geometalúrgia

Página | 21

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. Dentro del alcance está la de asilar los fenómenos principales que ocurren en un proceso de flotación como son:  Flotación por adosamiento físico-químico partícula burbuja.  Arrastre mecánico. Los resultados que se obtiene son los siguientes:  Análisis de balance de masa para minerales y metales  Recuperación de cada mineral por flotación verdadera  Curvas de ley-recuperación por especies mineralógicas  Los efectos del tamaño de la partícula sobre la cinética de flotación y la recuperación máxima a lograr  Los parámetros cinéticos de los principales minerales en el yacimiento. Datos de entrada simulador IGS. Su aplicación es utilizando: El test MFT (Minnovex Flotation Test) es la principal fuente de datos de flotación para la simulación IGS.  Permite determinar los parámetros cinéticos de flotación de la pulpa para cada mineral en el mineral.  Aisla los fenómenos principales de la flotación como: Flotación por adosamiento físico-químico partícula-burbuja Arrastre mecánico A partir del test se obtienen los siguientes resultados:  Parámetros cinéticos para cada mineral en el yacimiento: Rmax: Recuperación máxima alcanzable por flotación verdadera. kavg: Promedio ponderado de la constante cinética de flotación, que excluye las partículas no flotables. α : Parámetro que describe la distribución de la constantes de velocidad    

Balance de masa para metales y minerales Recuperación de cada mineral por flotación verdadera Gráficas ley-recuperación por especies mineralógicas Gráfica Rmax v/s P80

Simulación Planta de flotación IGS.  IGS (Integrated Geometallurgical Simulator) es un software utilizado para el modelamiento, diseño y pronóstico de circuitos de conminución y/o flotación, ya sea por separado o como procesos combinados.  En el caso de la flotación, IGS permite obtener la variabilidad de respuesta de flotación dentro de un yacimiento, y considera el reto que surge en el escalamiento de los test de laboratorio a nivel de circuito de producción.

Fundamentos de Geometalúrgia

Página | 22

CURSO I CONCEPTOS GENERALES DE PLANTAS MINERAS IGS Flotación se usa para:    

Mapear la variabilidad de la respuesta metalúrgica dentro de un yacimiento Escalamiento y optimización de datos de flotación desde laboratorio Diseño, simulación y optimización de circuitos de flotación Pronóstico de producción

IGS Flotación puede:    

Escalar los resultados de laboratorio o planta piloto para el diseño de una planta de gran escala Manejar los riesgos del proyecto, diseñando circuitos de flotación que aseguren que se alcancen los target de recuperación y ley. Predecir cambios de ley y recuperación de plantas. Identificar configuraciones de equipos o diseño de circuitos más efectivas

Mena

Máquina

Figura 22. Diseño y pronóstico de IGS

Fundamentos de Geometalúrgia

Página | 23

CURSO I CONCEPTOS GENERALES DE PLANTAS MINERAS LOS YACIMIENTOS DE MINERALES 2. YACIMIENTO Es una parte de la corteza terrestre en el que por procesos geológicos se produjo la acumulación de una sustancia mineral (económica) que pueda utilizarse industrialmente, dada su cantidad, calidad y condiciones de yacimiento. Pueden ser yacimientos metálicos y no metálicos (industriales). Los yacimientos no metálicos como barita, calcita, fluorita, apatito, boratos, moscovita, turmalina, arcilla, yeso y otros. 2.1

TIPOS DE YACIMIENTO

Generalizando, existen dos tipos principales de yacimientos, estos han dado origen a muchas discusiones en los diversos yacimientos del mundo, desde el siglo XVIII.   2.2

Yacimiento epigenético cuando el yacimiento se formó después que la roca se consolidó. Yacimiento Singenético cuando la mineralización se formó coetáneamente con la roca que lo contiene. CLASIFICACION DE YACIMIENTOS MINERALES

Para tratar los diversos yacimientos que existen en Sudamérica y el mundo, se ha diseñado un cuadro, donde se hace la clasificación de yacimientos minerales siguiendo la obra de Guilberty Park; pero, adaptándolo principalmente a los yacimientos peruanos. TIPOS DE YACIMIENTOS CARACTERÍSTICAS Relacionados al magmatismo 1. Segregación Están relacionadas a rocas básicas y ultra básicas como peridotitas, dunitas y pueden contener Cu, Co, Pt y Cr. 2.

Inyección Los diques mayormente son de andesitas y dacitas con magmática en contenidos auríferos. diques Relacionados A Vulcanismo Continental 3. Epitermales de Au Volcánicos terciarios con diseminación de Au relacionados a) Alta sulfatación o a cuarzo y óxidos de Fe. Pueden gradar a pórfidos de Cu. sulfato ácido b) Baja sulfuración o Vetas en Volc. Terc., con Au y sulfuros de Ag, Zn, Pb, Cu, cuarzo adularia Fe y masas de cuarzo, calcita, rodocrosita y óxidos de Fe y Mn. Relacionados A Vulcanismo Submarino 4. Sulfuros masivos Volcánicos y sediméntanos comúnmente de edad cretácea, con zonas metasomatizadas Sulfuro s de Cu, Zn, pb, F e y barita. Relacionados A Intrusivos Intermedios A Felsicos 5. Pórfidos de Cu (Mo, Brechas y alteración hidrotermal en volcánicos porfiríticos Au. Ag) de edad terciaria. Diseminación de sulfuros de Cuy Fe en grandes volúmenes, con algo de Au y sulfuros de Mo, Ag, As, Sb. 6. Skarn o Calcáreos y volcánicos de edades paleo a cenozoicas, con metasomático de masas irregulares o estrato ligadas de calcosilicatos y contacto óxidos de Fe, con sulfuros de Cu, Zn, Pb, Ag, Fe y eventual presencia de Au. 7. Complejo andino Diversidad de rocas, de edades y cenozoicas con vetas y mantos de sulfuros de Cu, Pb, Zn, Ag o wolframatos. A veces gradando a zonas metasomáticas o de pórfidos de Cu. 8. Yacimientos Cuarzo con Au, Pirita y escasos sulfuros de Zn, Cu, Pb. auríferos envetas emplazadas en intrusivos paleozoicos

Fundamentos de Geometalúrgia

EJEMPLOS DE MINAS Mina Tapo que contiene Cr. Novillo Muerto (Argentina), Bushveld (Sudáfrica). Yanamina Nueva California.

Yanacocha, Pierina, Sipán, El Indio, La Mexicana. Arcata, Orcopampa, San Juan De Lucanas, Millotingo, Coricancha, El Penon. Perubar, Tambo Grande, Colquisiri, Condestable, Cerro Lindo,Kuroko (Japón). Toquepala, Cerro Verde, Cuajone Toromocho, Chuquicamata, Bajo De La Lumbrera (Argentina). Tintaya, Antamina, Raura, Marcona, Cobriza, Las Chocas (Argentina). Morocha Casapalca, Cerro De Pasco, Pasto Bueno, Cerro Las Minas8argentina), Llallagua (Bolivia) Marsa, Poderosa, Consorcio Minero Horizonte.

Página | 24

CURSO I CONCEPTOS GENERALES DE PLANTAS MINERAS 9.

Yacimientos de estaño 10. Yacimientos pegmatíticos Mississippi Valey 11. Valle del mississippi

Relacionados a stocks monzograniticos

San Rafael, Palca 11.

En granitos pegmatíticos

Mina Adán (Chimbote), Rössing.

Calizas y dolomías triásico jurásicas, con mantos potentes de esfalerita y menor proporción de galena y pirita. Relacionadas A Sedimentación Bioquímica 12. Evaporitas Precipitación química de sales y sulfatos de Na, Ca, Mg

13. Fosfatos y Formado por microfósiles en rocas sedimentarias diatomitas Relacionados a sedimentación clásica y meteorización 14. Placeres fluviales y Gravas y arenas cuaternarias, con Au, circón e ilmenita glaciares asociados a óxidos y silicatos de Fe, así como a Cuarzo y limos. 15. Meteorización física Da lugar a gravas, arenas, como materiales de no metálica construcción. También limos y arcillas. 16. Meteorización Por alteración principalmente de feldespatos de las química no metálica diversas rocas. 17. Meteorización Por procesos de lixiviación y oxidación se forman diversas química metálica zonas. Relacionados a metamorfismo regional 18. Metamorfismo Relaciona a rocas metamórficas como esquistos, filitas, regional gneis Casos especiales 19. Por tectonismo Brechamiento en cuarcitas, como brecha de colapso. 20. Relleno karstico En rocas calizas se rellenan los sulfuros.

San Vicente, Mississippi Valley (EEUU) Salinas De Huacho, Ocucaje(Yeso, Epsomita), Cuenca Catalana (España) Fosfatos en Sechura, diatomitas en Ayacucho, Ica. Madre De Dios, Marañón, Ananea.

Canteras De Materiales De Construcción En Lima. Arcillas en Huaycoloro Lima. Lateritas en la Selva. Los Pórfidos de Cu y otros están dentro de este proceso. Cerro Verde Canteras de talco en el Huaytapallana. Coiroscho. En la zona de Hualgayoc.

Tabla 3. Clasificación de Yacimientos minerales

2.3

RELACIONADOS AL MAGMATISMO

2.3.1

YACIMIENTOS DE SEGREGACIÓN MAGMÁTICA

Se forman directamente y durante el enfriamiento del magma donde se realiza la cristalización fraccionada (el magma al enfriarse se sobresatura y se solidifica formando minerales). Si en esta fase hay una simple cristalización sin concentración se pueden formarlos diamantes en Kimberlita; pero, en ese magma hay segregación y acumulación por peso, afinidad química formará yacimientos de cromita, magnetita y también podría segregarse, acumularse e inyectar el material y formar yacimientos de magnetita. La mayoría de estos yacimientos están relacionados a las rocas ígneas ultrabásicas y se presentan en formas estratiformes, como en Bushveld, gran dique Zimbabwe ,Kemi Finlandia y otra forma de presentarse es como depósitos podiformes de cromita que tienen forma lenticular y son de poco tamaño como Tapo-Perú. Los minerales económicos son Cromita (cr), magnetita (fe), ilmenita (Ti), platino (pt), vanadio (va). 2.3.2

EL COMPLEJO DE BUSHVELD

El complejo ígneo estratificado de Bushveld al norte de Johannesburgo en Sudáfrica es el yacimiento más grande del mundo, contiene las mayores reservas de cromo, metales del grupo del platino, vanadio, titanio, hierro y estaño (Lunar y Oyarzun1990). Fig. 23 Las dimensiones aproximadas son 370 Km. X 300 Km., con una extensión de 67340 Km2. Tiene un grosor en su parte central de 8 Km. La zona crítica (ver corte) es el de mayor importancia económica por la presencia de cromita, tiene 1100m. y se puede seguir más de 65Km. Y las potencias de mineral oscilan desde centímetros hasta 2m.; otro nivel importante es el superior, donde existe un nivel principal de magnetita.

Fundamentos de Geometalúrgia

Página | 25

CURSO I CONCEPTOS GENERALES DE PLANTAS MINERAS

Figura 23. Zonas del complejo BUSHVELD

Corte generalizado de la parte este del complejo de Bushveld, mostrando las principales zonas, sus litologías y la localización de las principales concentraciones de cromita (SMS, LS, UG-1), magnetita y platino. (Modificado de Awakins, 1984).

2.4

RELACIONADOS A VULCANISMO CONTINENTAL

2.4.1

YACIMIENTOS EPITERMALES DE ORO Y PLATA

Toman diversos nombres como “epitermales”, “menas tipo bonanza”, “depósitos de metales preciosos. Estos yacimientos se forman en las fases finales del vulcanismo continental se denominan yacimientos epitermales de plata y oro según Candiotti (1988) a pesar que la mayoría de depósitos se formó a partir de soluciones hidrotermales que sobrepasan los 200ºC (según Lindgred, epitermales de 100-200ºC); por lo que, el término epitermal se usa con una implicancia de tipo genético. La mineralización epitermal se da entre 1 a 2Km. De profundidad, desde la superficie y el rango de temperatura es entre 100-320ºC. Estos depósitos se ubican alrededor de los márgenes activos de continentes o arcos de islas. Modelo conceptual de yacimientos epitermales. En base al estudio de muchos yacimientos epitermales de Au y Ag, se ha tratado de crear un modelo como el de Buchanan (1981) y otros lo han modificado; pero, se mantiene en su esencia. Estos depósitos se formaron como resultados de la circulación convectiva de los fluidos hidrotermales, a través de los espacios (fallas, fracturas, poros de las rocas) que por precipitación de los minerales se depositan en vetas o áreas diseminadas.

Fundamentos de Geometalúrgia

Página | 26

CURSO I CONCEPTOS GENERALES DE PLANTAS MINERAS

Figura 24. Yacimientos epitermales

Este gráfico permite observar en las raíces pórfidos de Cu (Mo, Au), porphyry Cu (Mo,Au), luego más a la superficie se forman yacimientos de alta sulfuración (high sulfidation) y más alejados los de baja sulfuración (low sulfidation), quedando debajo de la zona de ebullición la mineralización de minerales base y más alejado de todos quedarían los afloramientos de aguas termales (hotsprings) como fase final.

Figura 25. Formación de las raíces epitermales

Fundamentos de Geometalúrgia

Página | 27

CURSO I CONCEPTOS GENERALES DE PLANTAS MINERAS Este modelo propuesto por Buchanan (1981) permite ver que sobre el nivel de ebullición se encuentra el horizonte de metales preciosos, con minerales de argentita, electrum y oro, hacia la superficie varía sulfosales de plata, como pirargirita y persiste la argentita, hacia la superficie habrá sólo pirita y escaso oro. Debajo del nivel de ebullición está el horizonte de metales bases con galena, escalerita, calcopirita; es decir, menas de plomo, zinc y cobre. Se observa también las diversas alteraciones hidrotermales como la alunita, illita, silicificación y amplia zona de propilitización. Localización. A nivel mundial los depósitos epitermales ocurren distribuidos a lo lago de la franja circunpacífica móvil, se caracteriza por volcanismos recientes, actividades tectónicas y presencia de campos geotermales activos originados por la interacción de placas tectónicas convergentes. En el caso del Perú, Bolivia, Chile y Argentina, los depósitos epitermales se presentan conjuntamente con otros tipos de yacimientos, mayormente en la porción central de la Cordillera de Los Andes, y al parecer están relacionadas con magmatismos calcoalcalinos que se originan por la subducción de la litosfera oceánica (placa de Nazca) por debajo del Continente sudamericano. Rocas volcánicas asociadas.DEPOSITO

EDADES DE LA MINERALIZACIÓN

ESTRUCTURAS VOLCÁNICAS RELACIONADAS Borde de calderas resurgentes ChontaCaylloma, domos y diques de andesita y riolita postminerales. Dentro de una caldera resurgente - Domos de rioliota - diatrema Dentro de un extenso centro eruptivo.

TIPO

ROCAS ENCAJONANTES

Caylloma

Adularia- Sericita Ag -