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UNIVERSIDAD NACIONAL DANIEL ALCIDES CARRIÓN FACULTAD DE FORMACION PROFESIONAL DE METALURGIA ESCUELA DE METALURGIA

TESIS “ANALISIS DE LA RECUPERACIÓN DE LA PIRITA PARA EVITAR LA EMISIÓN DE AGUAS ÁCIDAS EN LOS RELAVES DE QUIULACOCHA DE LA EMPRESA ACTIVOS MINEROS - PASCO” PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL DE: INGENIERO METALURGIA

PRESENTADO POR: GALLARDO GUERRA, RONAL ASESOR: Dr. BLAS ARAUCO, Antonio Florencio

PASCO – PERU – 2019

II

UNIVERSIDAD NACIONAL “DANIEL ALCIDES CARRIÓN”

ESCUELA DE METALURGIA Título en Ingeniería Mención: Minería y Medio Ambiente

TESIS “ANALISIS DE LA RECUPERACIÓN DE LA PIRITA PARA EVITAR LA EMISIÓN DE AGUAS ÁCIDAS EN LOS RELAVES DE QUIULACOCHA DE LA EMPRESA ACTIVOS MINEROS - PASCO” PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL DE: INGENIERO DE METALURGIA

Presentado por: GALLARDO GUERRA, Ronal

------------------------------------------Dr. Ricardo CABEZAS LIZANO PRESIDENTE

--------------------------------------------

-------------------------------------------

Mg. Joel Enrique OSCUVILCA TAPIA MIEMBRO

Mg. Rubén Edgar PALOMINO ISIDRO MIEMBRO

III

DEDICATORIA A MIS PADRES:

POR SU APOYO INCONDICIONAL EN FORJAR MI PROFESIÓN

POR SER LA RAZÓN DE MI EXISTENCIA

IV

AGRADECIMIENTO

A Dios por darme salud y bienestar, a mis padres por darme lo mejor de mi vida que es la educación y profesión, a los docentes de la Escuela de Formación Profesional de Metalurgia por la orientación y apoyo recibido durante el desarrollo académico de mi persona. En especial al Mg. Ing. José Elí Castillo Montalván asesor de la presente investigación quien me brindo toda su confianza y sugerencias para que esto se haga realidad.

Al Ingeniero Cayo Palacios Espíritu, por permitirme a realizar las pruebas químicas en los laboratorios de la Sociedad Minera El Brocal, y hacer posible la presente investigación.

V

RESUMEN

El presente trabajo tiene por objetivo estudiar la factibilidad técnica de obtener un concentrado de pirita a partir de los relave de Quiulacocha perteneciente a Activos mineros en la zona de Pasco.

Fueron realizada pruebas de flotación para determinar la flotabilidad de la pirita en el intervalo de pH de 5 a 11, previo acondicionamiento del material a pH 11 con el colector AERO 404, determinándose que la pirita posee una excelente flotabilidad en pH 5 a 8.

Una segunda etapa consistió en realizar pruebas de flotación en la celda Denver D-12, de acuerdo a las variables a estudiar fueron dosificación de colector A-404 entre 10 a 50 g/t, espumantes MIBC y D-250 en el rango de 5 a 10 g/t y el tiempo de acondicionamiento.

El análisis de las variables indicó que la de mayor importancia en los índices de recuperación metalúrgica y ley de pirita en el concentrado fue la dosificación de colector, las otras variables en estudio presentaron una incidencia de poca importancia. Además mediante cinéticas fueron determinados los tiempos de flotación rougher en 10 minutos; scavenger y cleaner en 10 minutos y recleaner en 3,6 minutos.

VI

ABSTRAC The purpose of this paper is to study the technical feasibility of obtaining a pyrite concentrate from the Quiulacocha tailings belonging to mining assets in the Pasco area.

Flotation tests were performed to determine the buoyancy of the pyrite in the pH range of 5 to 11, after conditioning the material to pH 11 with the AERO 404 manifold, determining that the pyrite has excellent buoyancy at pH 5 to 8.

A second stage consisted of performing flotation tests in the Denver D-12 cell, according to the variables to be studied: A-404 collector dosing between 10 to 50 g / t, MIBC and D-250 foaming agents in the range of 5 at 10 g / t and conditioning time.

The analysis of the variables indicated that the most important in the indices of metallurgical recovery and pyrite law in the concentrate was the collector dosage, the other variables under study had a minor incidence. Furthermore, rougher flotation times in 10 minutes were determined by kinetics; scavenger and cleaner in 10 minutes and recleaner in 3.6 minutes.

VII

INDICE DEDICATORIA ....................................................................................................................... IV AGRADECIMIENTO ............................................................................................................... V RESUMEN ............................................................................................................................... VI ABSTRAC .............................................................................................................................. VII INTRODUCCIÓN..................................................................................................................... X DATOS GENERALES ............................................................................................... 1

I.

1.1 . Título del proyecto .................................................................... 1 1.2 . Línea de investigación .............................................................. 1 1.3 . Tesista ........................................................................................ 1 1.4 . Duración del proyecto .............................................................. 1 II.

PROBLEMA DE INVESTIGACION ......................................................................... 2

2.1. Identificación y planteamiento de problema .............................. 2 2.2. Delimitación de la investigación ................................................. 5 2.3. Formulación del problema ........................................................... 5 2.3.1 problema general ....................................................................... 11 2.3.1 problemas específicos.............................................................. 11

2.4 Formulación de objetivos ......................................................... 11 2.4.1 Objetivo general....................................................................... 11 2.4.2 Objetivos específicos ............................................................. 12

2.5 .Justificación de la investigación ............................................ 12 2.6 . Limitaciones de la investigación .......................................... 12 III.

MARCO TEORICO .................................................................................................. 13

3.1. Antecedentes de estudio ........................................................... 13 3.1.1. Antecedentes de la investigación a nivel internacional ......... 13 3.1.2. Antecedentes de la investigación a nivel nacional ................. 15

3.2. Bases teóricas – científicas ....................................................... 17 3.3. Definición de términos básicos ................................................. 28 3.4. Formulación de los hipótesis .................................................... 29 3.4.1. Hipótesis general ......................................................................... 29 3.4.2. Hipótesis específicos .................................................................. 29

3.5. Identificación de variables ......................................................... 29 VIII

3.6. Definición operacional de variables e indicadores.................. 29 IV.

METODOLOGIA Y TECNICAS DE INVESIGACION......................................... 31

4.1 Tipos de investigación ............................................................... 31 4.2 Métodos de investigación ........................................................... 31 4.3 Diseño de la investigación.......................................................... 31 4.4 Población y muestra.................................................................... 31 4.5 Técnicas e instrumentos de recolección de datos ................... 32 4.5.1. Técnicas. ...................................................................................... 32 4.5.2. Instrumentos. ............................................................................... 32

4.6 Técnicas de procesamiento y análisis de datos ....................... 32 4.7 Tratamiento estadístico. ............................................................. 33 4.8 Orientación ética ......................................................................... 33 V.

ADMINISTRACION DE LA INVESTIGACION .................................................... 43

5.1 PROSUPUESTO ........................................................................... 43 5.2 CRONOGRAMA ............................................................................ 44 VI.

BIBLIOGRAFÍA ........................................................................................................ 47

ANEXOS ................................................................................................................................. 49

Matriz de consistencia ......................................................................... 49 Instrumentos de investigación ............................................................. 50

IX

INTRODUCCIÓN

La pirita es el sulfuro de hierro más frecuente, pudiéndose formar en ambientes muy variados; es uno de los minerales que cristalizan con mayor facilidad, pertenece al sistema cúbico, forma cristales cúbicos, piritoédricos u octaédricos.

Es considerada un polisulfuro ferroso que para mantener las cargas el hierro actúa con valencia +2, los átomos de azufre pueden ser considerados que poseen una carga formal –1 cada uno. Alternativamente se puede considerar a uno de los átomos divalentes y el otro cerovalente (S-2, S0).

Se limonitiza fácilmente, es el sulfuro más duro y además paramagnético. Se utiliza para la extracción de azufre, producción de ácido sulfúrico, ácido sulfhídrico y sulfato ferroso, Numata et al, (1998).

La pirita se puede flotar utilizando un gran número de reactivos que incluyen los xantatos, ditiocarbamatos, ditiofosfatos, ácidos grasos y aminas. De todos los mencionados los xantatos son los más importantes y los más estudiados.

Desde 1950 se realizan estudios para determinar la especie responsable de la flotación de la pirita; Fuerstenau; (1976); Mendiratta, (2000), por medio de técnicas infrarrojas y ultravioletas identificaron el dixantógeno en la superficie de la pirita al utilizar xantatos.

X

Investigaciones dirigidas a estudiar el potencial de oxidación como función del pH y calcular la concentración de xantato y dixantógeno, indican que bajo pH 9, casi todo el xantato agregado existe como dixantógeno y sobre el pH 11 la cantidad de dixantógeno sería extremadamente pequeño y de esta forma la depresión de la pirita a pH 11 puede atribuirse a la falta de dixantógeno. El mecanismo de formación del dixantogeno ha sido materia de varios estudios y el mecanismo más aceptado es el propuesto por Kocabag, (1990).

La formación de hidróxido de hierro en la superficie de la pirita la transforma en hidrofilica, este, respuesta de la pirita es acentuada con reactivos depresantes tales como los hidróxidos, muy utilizados cuando la pirita no es el mineral de interés pero forma parte de la pulpa en tratamiento, como ocurre en muchas plantas de beneficio de minerales en nuestro país.

En la presente investigación damos a conocer la forma de flotar la pirita para minimizar la acidez de las aguas que emanan de la relavera de Quiulacocha, pertenecientes a Activos Mineros asentado en el distrito de Simón Bolivar - Pasco.

XI

I.

DATOS GENERALES

1.1 . Título del proyecto “análisis de la recuperación de la pirita para evitar la emisión de aguas ácidas en los relaves de quiulacocha de la empresa activos mineros - pasco” 1.2 . Línea de investigación Cuantitativa 1.3 . Tesista GALLARDO GUERRA, Ronal 1.4 . Duración del proyecto

DESDE: EL 26 DE AGOSTO DEL 2019 HASTA: 20 DE DICIEMBRE DEL 2019

II.

PROBLEMA DE INVESTIGACION

2.1. Identificación y planteamiento de problema Las actividades mineras de Pasco generan grandes cantidades de efluentes líquidos que son emanados directa o indirectamente a los ríos de discurren ríos abajo provocando con ello contaminación de estas cuencas hidrográficas que en su recorrido afecta al medio ambiente, agricultura y a la salud humana indirectamente ya que muchas veces estas aguas contaminadas sirven para el riego, alimentación de animales y de las personas. En la mayoría de los estudios realizados por distintas instituciones dan información de que esta agua tiene elementos de metales pesados superiores a los límites permisibles. Depósitos de Relaves Un espesor de suelo reservorio de 150 mm fue aplicado en las áreas de los relaves Quiulococha y Ocroyoc, con el cuál se obtuvo un excedente de 293 mm. Estos relaves también contienen cuencas que contribuyen con agua a cada depósito, pues el excedente total es mayor que el excedente de los botaderos y stockpiles. Los botaderos y stockpiles generalmente no tienen una cuenca fuera de sus bases, ya que son características topográficas positivas y porque las zanjas de derivación han sido instaladas gradiente arriba de cada uno de ellos. Además, el factor de escurrimiento para los relaves es mayor a otras minas ya que este incluye el decantado desde los depósitos de relaves. El factor de escurrimiento aplicado en los relaves esta estimada de 0,42.

2

Depósito de Relaves Quiulacocha El volumen total anual del excedente hídrico promedio del depósito de relaves de Quiulacocha es 560,000 m3. Este total incluye 163,000 m3 de la cuenca que tiene un área aproximada de 53 ha, ubicándose en gran parte en el Botadero Excelsior. Las zanjas del perímetro (ver Figura 1) limitan la escorrentía hacia el depósito de relaves desde el este, oeste y sur. Figura 1: Vista Panorámica de la relavera de Quiulacocha

Fuente Propia

La cancha de relaves cubre un área de aproximadamente 135 ha. Un estimado de 252 000 m3 es removido de este depósito de relaves como escorrentía o decantado desde la superficie del relave. Los 308 000 m3 restantes del excedente se infiltran en el relave. Adicionalmente, se calcula que aproximadamente 38 000 m 3, o 1.2 l/s, son recargados directamente en el material de relave desde la sección del Botadero Excelsior que se ubica directamente sobre el área norte del relave. Se estima que aproximadamente el 19% del volumen infiltrado en el relave, equivalente a 69 000 m3 o 2.2 l/s se infiltra en el material de los cimientos por debajo del relave, el cual está conformado por filita, arenisca y conglomerado. Se estima que el 79% restante de la recarga, equivalente a aproximadamente 276 000 m3 o 8.7 l/s descargará hacia el sistema de drenaje al pie del relave. Quiulacocha

3

es un pasivo ambiental de Centromin Perú, y los estimados de recarga hacia los cimientos son sólo estimados groseros. La revisión de los datos de flujo correspondientes a la zanja de drenaje Quiulacocha darán la oportunidad de mejorar los estimados de recarga profunda. Cabe mencionar que Quiulacocha está gradiente abajo de la mayor parte de las instalaciones de la mina Cerro de Pasco, y existe la posibilidad de que el agua subterránea sea afectada por las instalaciones ubicadas al norte descargando hacia la base de este depósito, particularmente durante el cierre de mina. Figura 2: Aguas ácidas con contenidos de hierro al contorno de la relavera de Quiulacocha

Fuente Propia

La escorrentía y agua subterránea debajo y adyacente de los botaderos y stockpiles se encuentran fuertemente afectados por drenaje ácido de rocas (DAR), y la calidad de esta agua es típicamente ácida (pH entre 0 y 6), altamente mineralizado (contenido de sólidos disueltos totales hasta 260.000 mg/l) y con contenidos de sulfato, fluoruro, amoníaco, arsénico, cadmio, hierro, plomo, manganeso, níquel y zinc muy elevados, los que generalmente exceden substancialmente los estándares de descarga. Hasta esta investigación, hemos identificado contaminación hasta una profundidad de 60 m, pero es probable que se extienda hasta una profundidad de 100 m, en parte debido a

4

la influencia hidráulica de la mina. Se requiere más investigación para determinar el exento lateral y volumen de agua contaminada existente. Las actividades mineras de Pasco generan grandes cantidades de efluentes líquidos que son emanados directa o indirectamente a los ríos de discurren ríos abajo provocando con ello contaminación de estas cuencas hidrográficas que en su recorrido afecta al medio ambiente, agricultura y a la salud humana indirectamente ya que muchas veces estas aguas contaminadas sirven para el riego, alimentación de animales y de las personas. En la mayoría de los estudios realizados por distintas instituciones dan información de que esta agua tiene elementos de metales pesados superiores a los límites permisibles. 2.2. Delimitación de la investigación La presente investigación será orientada a la optimización para análisis de la recuperación de la pirita para evitar la emisión de aguas ácidas y así poder reducir la contaminación al medio ambiente y optimizar dicho proceso. 2.3. Formulación del problema Cerro de Pasco es una ciudad del centro del Perú, situada a 4 338 msnm en el Altiplano de la Cordillera de los Andes. El año 1956 se dio inicio a la extracción de minerales bajo la modalidad de "tajo abierto". El que en la actualidad tiene una dimensión de 400 metros de profundidad y 2 kilómetros de diámetro, de dónde se extrae plomo, cobre, zinc y plata, El año 2008 el Estado peruano promulgó la ley 29 293 que declara de necesidad pública e interés nacional el traslado de la ciudad de Cerro de Pasco debido a los altos índices de contaminación.

5

Los relaves mineros son desechos, subproductos de los procesos mineros, usualmente son una mezcla de tierra, minerales, agua y roca que contienen altas concentraciones de químicos. En Quiulacocha, Pasco se empezaron las actividades mineras a partir de 1930 con la Cooper Corporation, depositando sus relaves en una zona conocida en ese entonces como Pampa seca (hoy depósito de relaves) que estuvo en funcionamiento hasta 1994 con Centromin Perú. El objetivo del estudio es determinar los niveles de aguas ácidas por la presencia de pirita y la presencia de otros problemas de salud relacionados con la intoxicación por plomo en niños menores de 10 años residentes en las comunidades de Quiulacocha y Champamarca de la ciudad de Cerro de Pasco. ACTIVOS MINEROS PONE A LA VENTA RESIDUOS MINERALES DE CERRO DE PASCO. En julio se adjudicará a un operador privado el proyecto Quiulacocha – Excelsior, que se ubica en la ciudad de Cerro de Pasco (Pasco), informó hoy la empresa Activos Mineros. El proyecto comprende el reaprovechamiento de los desmontes Excelsior y la relavera Quiulacocha, depósitos que almacenan más de 120 millones de toneladas de material, ambos residuos polimetálicos, que provienen de la operación de la mina y concentradora Paragsha que desde los años 1959 (relaves) y 1971 (desmontes) fueron depositados en la zona. La transferencia de estos pasivos ambientales, que vienen siendo mitigados por Activos Mineros, permitirá tener una nueva operación minera con un manejo

6

ambiental moderno, respeto por las comunidades del entorno y desarrollo sostenible en la zona de influencia. Activos Mineros indicó que las empresas tendrán plazo hasta el 10 de julio para poder adquirir las bases del proceso. Los inversionistas interesados deberán acreditar un patrimonio neto superior a 50 millones de dólares en los últimos dos ejercicios fiscales y tener ventas provenientes de un negocio minero metalúrgico superior a 50 millones. Los postores que han acreditado estos requisitos para la Expresión de Interés se encontrarán automáticamente precalificados, precisó. Asimismo, dijo que entre el 15 de mayo y el 10 de julio se pondrán en venta las bases del proceso de selección para el operador privado que ejecutará el proyecto Quiulacocha – Excelsior, el cual podrá aprovechar el recurso mineral que se extraiga de los relaves. Recientemente el gerente general de Activos Mineros, Víctor Carlos, afirmó que empresas de la talla de Minera Volcan, Glencore y Panamerican Silver, están interesadas en adjudicarse dicho proyecto de reaprovechamiento. El Ministerio del Ambiente (Minam)1 oficializó hoy la declaratoria de emergencia ambiental por 90 días en tres localidades y un asentamiento humano del distrito de Simón Bolívar, en la provincia y departamento de Pasco, para remediar los pasivos mineros y mitigar la contaminación ambiental.

7

La Resolución Ministerial N° 117-2012-Minam publicada en el boletín de Normas Legales del Diario Oficial El Peruano indica que la medida rige en los poblados de Champamarca, Quiulacocha, Paragsha y en el asentamiento humano José Carlos Mariátegui. En dicha relavera se muestreo los contenidos hídricos emanados en el periodo de investigación teniendo los siguientes resultados: Tabla 1:ANÁLISIS DE AGUA INDUSTRIAL COMPÓSITO

Noviembre 2011 a ENERO 2012.

DIA

HORA

Cu mg/l

PRODUCTO

Pb Zn Fe TSS mg/l mg/l mg/l mg/l

PH

01

7:00 a.m. Agua industrial

02

7:00 a.m. Agua industrial

0.01

0.10 14.10

5.57

7.00 5.09

03

7:00 a.m. Agua industrial

0.01

0.13 14.90

5.35

3.00 5.84

04

7:00 a.m. Agua industrial

0.17

0.48 16.40 27.10 69.00 5.81

05

7:00 a.m. Agua industrial

0.01

0.10 16.40

5.31

7.00 6.89

06

7:00 a.m. Agua industrial

0.01

0.08 19.30

5.48

6.00 5.02

07

7:00 a.m. Agua industrial

08

7:00 a.m. Agua industrial

0.01

0.08 20.80

5.32 10.00 6.96

09

7:00 a.m. Agua industrial

0.01

0.10 16.40

6.28

10

7:00 a.m. Agua industrial

0.01

0.02 13.70

5.31 10.00 5.03

11

7:00 a.m. Agua industrial

0.01

0.12 12.50

4.98

12

7:00 a.m. Agua industrial

0.01

0.04 15.90

4.18 10.00 5.09

13

7:00 a.m. Agua industrial

0.01

0.04 11.70

4.74 13.00 6.98

14

7:00 a.m. Agua industrial

15

7:00 a.m. Agua industrial

0.01

0.09 11.80

4.04 10.00 6.87

8

9.00 6.97

8.00 5.08

16

7:00 a.m. Agua industrial

0.01

0.13 13.10

4.14 13.00 6.90

17

7:00 a.m. Agua industrial

0.01

0.17 13.20

4.89 11.00 6.93

18

7:00 a.m. Agua industrial

0.01

0.49 12.30

4.62

9.00 6.95

19

7:00 a.m. Agua industrial

0.01

0.19 12.30

3.81

7.00 5.09

20

7:00 a.m. Agua industrial

0.01

0.01 12.20

4.19

9.00 5.12

21

7:00 a.m. Agua industrial

22

7:00 a.m. Agua industrial

0.01

0.15 10.90

4.46

3.00 5.35

23

7:00 a.m. Agua industrial

0.01

0.89

0.10

6.00 11.58

24

7:00 a.m. Agua industrial

0.01

0.08 14.10

4.04 10.00 6.96

25

7:00 a.m. Agua industrial

0.01

0.10 14.90

4.14

26

7:00 a.m. Agua industrial

0.01

0.02 16.40

4.89 10.00 5.03

27

7:00 a.m. Agua industrial

0.01

0.12 16.40

4.62

28

7:00 a.m. Agua industrial

0.01

0.04 19.30

3.81 10.00 5.09

29

7:00 a.m. Agua industrial

0.01

0.04 13.10

4.19 13.00 6.98

30

7:00 a.m. Agua industrial

0.01

0.13 13.20

6.28

3.00

31

7:00 a.m. Agua industrial

0.01

0.17 12.30

5.31

6.00 6.87

PROMEDIO

0.97

9.00 6.97

8.00 5.08

0.02

0.18 13.62 5.78 11.58 6.63

LIMITES MAXIMOS

INSTANTANEAS

1.00

0.40

3.00

2.00 50.00 6 a 9

PERMISIBLES

ANUALES

0.30

0.20

1.00

1.00 25.00 7 a 9

Tabla 2: ANÁLISIS DE AGUA TOTAL COMPÓSITO

FEBRERO - ABRIL DEL 2012 Cu DIA

Pb

Zn

TSS

mg/l

mg/l

pH mg/l mg/l mg/l

01

Fe

HORA 07:00 a.m.