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PROCESAMIENTO DE MINERALES AURIFEROS EN MINERA YANACOCHA S.R.L Alberto Saúl Vargas Roque Jefe General Procesos Complejo Metalúrgico Yanacocha, Cajamarca Av. Camino Real 348, Torre del Pilar – Piso 10 Tel. 215 2600, Anexo 22802 (Lima), Tel. 58 4000, Anexo 22802 (Cajamarca) [email protected] INTRODUCCIÓN

extraído por culturas locales en los años 100 a 700 de nuestra era.

1. ANTECEDENTES Minera Yanacocha S.L.R. fue constituida legalmente en 1992 y está conformada por los siguientes accionistas: Newmont Mining Corporation, con sede en Denver, Estados Unidos (con 51,35% de las acciones), Minas Buenaventura, compañía peruana (con 43,65 %) y el International Financial Corporation (IFC), brazo financiero del banco Mundial (con 5%). Yanacocha nace con el respaldo de prestigiosas corporaciones que tienen un importante historial en inversiones mineras: Newmont es el más grande productor de oro en el mundo, con operaciones en los cinco continentes y Buenaventura es líder en la producción de metales preciosos en el Perú. El área geográfica de Yanacocha muestra una larga historia de la actividad minera, que se inició en tiempos preincaicos. Se han descubierto intentos de fundición de cobre en la zona de Carachugo, que se asocia a la edad de piedra de la cultura Cajamarca. También han sido identificados restos de trabajo minero en cuevas ubicadas en el área de Maqui Maqui, donde el mineral extraído era usado por los nativos para fabricar puntas de flechas. Asimismo, en estos lugares hay restos de mercurio nativo, lo que indica que el cinabrio - utilizado para pintar artículos de oro, vasijas de barro y maquillaje- fue

Los trabajos mineros antiguos particularmente los que se observan alrededor de Carachugo y Cerro Negroson en su mayoría una combinación de tajos abiertos y galerías. En 1902 el sabio italiano Antonio Raimondi consignó la existencia de minas en la mencionada zona de Carachugo, y constató que éstas habían sido abandonadas durante el período preinca, habiendo sido redescubiertas en tiempos recientes 2. UBICACION El yacimiento aurífero de YANACOCHA está ubicado en el departamento peruano de Cajamarca, a 856 kilómetros al norte de Lima (capital del país), a una altura de 2,720 m.s.n.m. la ciudad y los proyectos mineros de 3, 400 a 4,120 metros sobre el nivel del mar. 3. EXPLORACIÓN Y DESARROLLO La exploración moderna del área minera de Yanacocha se inició en 1968, cuando la Nippon Mining Company realizó trece perforaciones diamantinas en la quebrada de Encajón para buscar cobre y plata. Durante 1969-1971 la British Geological Survey inició la exploración de oro, lo que posteriormente condujo al descubrimiento del depósito aurífero. Posteriormente, en 1981, se denunció el área. En 1984, Cedimin firmó un joint venture con

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4. PRODUCCION El año 2,005 Yanacocha alcanzó una producción de 3´333,000 onzas de oro, record de producción, durante todo el tiempo de vida de la mina, el 2,006 alcanzo una producción de 2´612,000 onzas y se estima una producción de 1,500,000 onzas para el 2,007. Se calcula que las reservas de oro aseguran una vida mínima de 8 a 10 años más de explotación. Sin embargo, nuevos desarrollos -especialmente en minerales sulfurados y con contenido de oro y cobredarían a las operaciones una nueva dimensión. En los próximos años, Yanacocha desea consolidarse como agente impulsor de la economía en Cajamarca y el norte del país, pero dependerá de la aceptación al acceso a nuevas tierras

Figura Nº 1.: Producción Histórica de Oro PRODUCCION DE ORO - MYSRL 3,500 Producciíon (Onzas Au x 1,000)

Newmont y Buenaventura para proseguir con las exploraciones, y en 1986 Newmont descubrió una importante mineralización de oro En 1990 se llevaron a cabo los estudios de factibilidad para iniciar los trabajos en una planta piloto para lixiviación en pilas. Con el inicio de las operaciones de Carachugo, la empresa Yanacocha produjo su primera barra de Doré, el 7 de agosto de 1993, y alcanzó a producir en aquel año 81, 497 onzas de oro. El segundo yacimiento, Maqui Maqui, se comenzó a explotar en 1994 y la producción del primer millón de onzas se completó el 3 de febrero de 1996. Ese mismo año se abrió la mina San José, en 1997 Cerro Yanacocha y en el 2,001 el Cerro la Quinua, con las cuales se superó la producción de millones de onzas de oro. De esta manera Yanacocha se convirtió en la primera operación en América del Sur en alcanzar ese nivel.

3,000 2,500 2,000 1,500 1,000 500 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007

AÑO

Onzas

Fuente: MINERA YANACOCHA SRL.

5. PROCESO PRODUCTIVO DE MINERA YANACOCHA 5.1. Acarreo de Mineral: El mineral luego de ser volado en Mina es transportado hacia el Pad de Lixiviación sin recibir ningún tipo de tratamiento intermedio (chancado, molienda y/o Aglomeración). El acarreo de mineral hacia los Pads se da desde las diferentes Minas como Carachugo, La Quinua, Yanacocha Norte y Sur a los Pad de Carachugo, Pad de Yanacocha y Pad de la Quinua. El promedio de Mineral depositado en el Pad es variable de acuerdo a un Plan establecido según Planeamiento de mina. 5.2. Adición de Cal Junto con la descarga del mineral se tiene que adicionar la cal líquida para lograr una buena homogenización de estos y el pH mayor a 9.5 La cal que se utiliza es suministrada como cal molida en sacos de 1,3 toneladas aprox. cada una, las Plantas de cal son para mezclar la cal sólida con agua y adicionar al mineral con la ayuda de un camión cisterna de 5,000 galones de capacidad.

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5.3. Armado de Celdas

Figura N° 2.: Chrismas Tree

Las operaciones del área de planta comienzan con el armado de las celdas en el Pad, para lo cual se cuenta con el siguiente material: a. Mangueras de ½” de diámetro conocidas como “Emmiter Liner” las cuales tienen goteros cada 0.80 mt. b. Tuberías de 4” y 6” de HDPE - SDR 11 perforadas cada 0.80 mt. c. Acoples metálicos de 4” y 6” tipo victaulic. Estos acoples son de diferentes tipos dependiendo esto del material que se conecta; es decir si hay que unir dos tuberías de HDPE se utilizará la # 995, si se une HDPE con fierro se utilizará la # 997 y si se une dos de fierro se utilizará las # 77. d. Válvulas de 4” tipo mariposa para poder controlar el flujo que se transmite a las mangueras. e. Conectores de ½” que sirven para unir las mangueras (Emitter Liner) a las tuberías de 4”.

Las tuberías HDPE de 6” se conectan a los Christmas tree a través de mangueras flexibles de 6”. Estas tuberías son conectadas posteriormente a tuberías HDPE de 4” a través de reducciones HDPE para luego conectarse a esta las mangueras de riego. Las válvulas de 4” son conectadas de acuerdo al criterio del operador dependiendo esto del lugar donde se necesite controlar flujo. Las mangueras se deben colocar con una longitud máxima de 75 mt., las tuberías de 4” en longitud máxima de 150 mt. y las de 6” en longitud máxima de 300 mt. siendo esta también la separación máxima entre los christmas tree. Otro detalle que se controla también es que las mangueras estén uniformemente paralelas para lograr un riego uniforme de la celda. El personal encargado del Pad también tiene la misión de controlar el ratio de riego en cada celda el cual debe ser de 10 Lt/Hr/m2. Este dato fue proporcionado por Laboratorio Metalúrgico en base a pruebas realizadas.

Figura N° 3.: Mangueras de Riego

6. REACIONES QUIMICAS Y CINETICA DE LIXIVIACION El principio básico de los procesos de cianuración es que los iones cianuro forman complejos muy estables con el oro, la plata y otros metales. Las soluciones cianuradas alcalinas tienen preferencia de disolución con el oro y la plata contenidos en el mineral. La reacción química (referida como la ecuación de Elsener) que es mayormente aceptada para la disolución de oro por cianuro es: 4Au + 8CN- + O2 + H2O = 4Au(CN)2 + 4OH- Eq. (1)

Investigaciones recientes sobre el mecanismo de disolución indica que la reacción procede en dos etapas (Adamson, 1972).

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La mayor cantidad de oro es disuelta por la reacción: 2Au + 4CN- + O2 + 2H2O = 2Au(CN)-2 + H2O2 + 4OH- Eq. (2) Con una pequeña pero significativa porción de oro disuelto vía reacción (1). Los iones de metales comunes (Cu2+, Fe2+, Fe3+, Mn2+, Ni2+ y Zn2+), con el cianuro forman complejos estables, consumiéndolo, reduciendo su actividad y retardando la cianuración del oro.∗ El mineral antes de ser depositado en el Pad es muestreado y analizado para saber la cantidad de elementos cianicidas que pueda tener. Si es mucho el contenido es llevado este mineral a los botaderos. Algunas veces si la ley de oro del mineral es alta se llevan al Pad sacrificando la cantidad de cianuro que se consuma. La cinética de lixiviación fué determinada en base a pruebas de columna realizadas en el Laboratorio Metalúrgico.

La forma como llega la solución a la parte superior de la pila es a través de tuberías de 12” de diámetro llamadas “Riser” las cuales van instaladas a las tuberías troncales de Barren y Recirculación. Para poder distribuir la solución en la parte superior de la pila se cuenta con los “Christmasth tree” o árboles de distribución que tienen cuatro salidas con válvula de 6” cada una las cuales se instalarán posteriormente a las tuberías de 6”. 8. POZAS SOLUCION

DE

COLECCION

DE

La Pozas de Operaciones y Menores Eventos fueron construída con revestimiento sintético triple y sistema de recolección y recuperación de solución (LCRS). Se cuenta con la opción de poder derivar las descargas provenientes del Pad ya sea a la Poza de Operaciones o Menores Eventos esto con la finalidad de poder captar en la primera Poza soluciones limpias y de alta ley y en la segunda Poza Soluciones turbias y de baja ley.

7. BOMBEO DE SOLUCION AL PAD La solución con la que se riega el Pad es denominada solución Barren y solución de Lixiviación. La Solución Barren, es la solución pobre en Oro que regresa al Pad luego de ser tratada en Planta como solución rica, esta solución tiene una concentración promedio de 10 ppm y la concentración de la solución barren que se envía de las plantas al pad es de 50 ppm. Los ratios de consumo de cianuro son: Pad Carachugo 0.058 Kg. de cianuro/Tonelada Mineral La solución llega al Pad a través tuberías de acero al carbono impulsadas por las bombas barren de las plantas de merrill crowe y carbón. También es posible recircular la solución rica de baja ley que es almacenada en La Poza de Eventos Menores.

∗

Estas soluciones son recirculadas desde La Poza de Eventos Menores hacia la Pila de Lixiviación y a la planta de Carbón, las soluciones la Poza de Operaciones son bombeadas hacia la Planta Merrill Crowe para proceder a la posterior recuperación de metales. Las pozas de operaciones y eventos menores fueron diseñados y construidos con instalaciones de revestimiento sintético triple con dos LCRS (primario y secundario) en cada poza. El LCRS está diseñado con el Fin de recolectar y prevenir que cualquier solución de lixiviado pueda penetrar el sistema lineal primario a las fuentes locales de agua subterránea. Durante la temporada de lluvias, cuando la precipitación es excesiva se genera un exceso de agua en el sistema el cual debe ser evacuado al medio ambiente. Este exceso de agua será tratado en Yanacocha Norte o Pampa Larga para la eliminación de elementos impuros.

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Figura Nº 4.: Pad de lixiviación

tratamiento de 5,400 m3/h en la planta de La Quinua. Etapas del proceso de Columnas de Carbón • • • •

Adsorción Lavado ácido Desorción Reactivación térmica no instalado en Pampa Larga

esta

9.1 Adsorción

Figura Nº 5.: Poza de lixiviación

Es un fenómeno físico en la cual el oro que se encuentra en solución es adsorbido por las paredes del carbón. Bajo ciertas condiciones es reversible. Permite la reutilización del carbón. La alimentación de solución rica para las plantas de Yanacocha Norte y pampa larga es de la poza de menor evento y en la Quinua de la poza de Operaciones. El carbón activado utilizado en las plantas son elaborados de cáscara de coco con alta porosidad para adsorber el poro y la plata que contiene la solución cargada. La porosidad del carbón se manifiesta en 3 formas: Microporos Mesoporos Macroporos

- 2 nm 2 - 50 nm + 50 nm

Área superficial 1,150 a 1,250 m2/gr. 9. PROCESOS DE PLANTA CARBON La finalidad de las planta de carbón (CIC) es pre-concentrar soluciones de baja ley de oro a (que contengan) mayor contenido de oro. Solución Rica: 0.50 gr/m3 de oro Solución Pobre: 0.03 gr/m3 Solución Cargada: 150 gr/m3 Yanacocha tiene 3 plantas de columnas de carbón, La planta de Pampa Larga tiene 24 columnas para una capacidad de tratamiento de 3,000 m3/h , en la planta de Yanacocha Norte tiene 21 columnas para una capacidad de 2,250 m3/h y 42 columnas para una capacidad de

El Au (CN)2- adsorbe sobre intersticios del carbón activado. El Na+ y Ca2+ son solo adsorbidos cuando el Au (CN)2- esta presente. Así probablemente son adsorbidos en la capa difusa cuando esta presente el Au (CN)2adicional puede ser adsorbido en la capa difusa, el cianuro libre compite por los intersticios con el Au (CN)2-. 9.2 Lavado Acido La finalidad es disolver los carbonatos que han cristalizado en la superficie del carbón, la solución tratada con contenido de carbonatos varía de acuerdo a la zona donde están ubicadas las plantas de 400 a

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1000 gr/m3 la remoción de carbonatos durante el lavado del carbón prepara al carbón para la siguiente etapa “desorción” Se usa ácido clorhídrico diluido al 3%.

plantas de procesos obedece a la obtención del bajo contenido de oro en la solución barren que es de 0.03 ppm de oro.

9.3 Desorción

10.1 ETAPAS DEL PROCESO MERRILL CROWE

La finalidad retirar el oro que esta en la superficie del carbón. Esto se realiza al recircular una solución con alta concentración de cianuro de 120 a 130 °C y a presión 400 kpa. Y se sigue una secuencia programada que se inicia con el llenado de reactivos soda y cianuro durante 50 minutos, luego 10 minutos para el llenado de agua en tanque y se agita por 20 minutos se inicia la recirculación de solución solo tanque presoak a presoak se enciende el calentador de aceite y la bomba de aceite, luego se envía la solución rica del presoak al tanque de solución súper rica terminado el envió, se envía la solución del tanque intermedia al tanque de desorción se apaga el caldero y se completa el lavado del carbón con agua tratada al tanque de intermedia, luego se inicia la descarga del tanque de desorción para devolver el carbón a la última columna del tren de adsorción. La solución del tanque de súper rica cargada de oro (150 gr Au/m3). es bombeado la planta de Merrill Crowe para su tratamiento. 10. PROCESOS DE MERRIL CROWE Yanacocha cuenta con dos planta de Merrill Crowe la de Pampa Larga de 1,500 m3/h y la de Yanacocha norte de 2,600 m3/h. En el proceso de Merrill Crowe la calidad de la solución a tratar es fundamental en la recuperación de oro mediante el proceso Merrill Crowe, ésta debe cumplir con dos factores fundamentales antes de la precipitación de oro con polvo de Zn, como es el de estar libre de sólidos en suspensión y de oxígeno disuelto para que el zinc actúe con eficacia y precipite al oro disuelto en la solución. En las Plantas de Merrill Crowe el oro se encuentra en una relación de 1:3 respecto a la plata. La alta recuperación en ambas

El proceso Merrill Crowe en las plantas de Pampa Larga y Yanacocha Norte, consta de cuatro etapas que detallamos a continuación: • • • •

Clarificación de la solución rica Deareación de la solución rica Precipitación con polvo de zinc y Recuperación de precipitado Au/Zn

10.1.1. CLARIFICACION Etapa muy importante en el proceso si se realiza una buena remoción de de los sólidos contenidos en la solución rica, va a garantizar una buena precipitación de valores en la siguiente etapa, para ello tenemos 9 clarificadores entre las dos plantas. La solución rica ingresa a una primera etapa de pre-clarificación en un reactor sedimentador o "Hooper Clarifier". La filtración se realiza a través de cuatro filtros clarificadores horizontales, de 28 placas verticales de acero inoxidable, las cuales son revestidas con un medio filtrante, con telas de polipropileno de 40 CFM de abertura. Estos sectores tienen un área útil de 1.67m2 por lado de sector. El filtro clarificador antes ser puesto en operación recibe una recirculación de diatomita a través de sus sectores, por espacio de 8 minutos a una presión de 45 psi, para preparar la pre-capa (precoat), a razón de 0.7 a 1.5 Kg/m2, la pre-capa formada tiene un espesor de 3 a 5 mm. Una vez preparada la pre-capa el filtro entra en operación en simultáneo con la dosificación (body feed) del auxiliar filtrante (diatomita) en la proporción adecuada (Nº 12 y Nº 14). Esta dosificación se realiza en la columna de succión del sedimentador, en un rango de 43 a 50 ppm. La solución rica sale de los clarificadores con una turbidez que está en el orden de 0.3 a 0.5 ppm de sólidos en

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suspensión, valor bastante aceptable para la precipitación.

niveles igualmente aceptables en precipitación de oro con polvo de Zn.

Las plantas reciben soluciones ricas procedentes de las pozas de Carachugo y Yanacocha con una turbidez que va de 2.5 a 6 NTU de sólidos en suspensión en temporada seca y de 10 a 80 NTU de sólidos en temporada de lluvias.

Figura Nº 7.: Torres de vació

la

El auxiliar filtrante utilizado es la tierra de diatomea, sustancia inerte a base de sílice (96 % Si) de tamaño variable, así tenemos que el tipo Nº 12 es de 120 micrones. El ratio de consumo de diatomita es de 30 a 35 gr/m3.

Figura Nº 6 Filtros Clarificadores

10.1.3 PRECIPITACION En esta etapa se produce el contacto de las partículas de Zn con la solución clara y sin oxígeno, originándose una reducción del complejo Au/CN en solución, por efectos del Zn metálico, resultando la deposición del ión Au y el complejo Zn/CN estable en solución. La siguiente reacción química describe claramente el proceso de precipitación de oro:

10.1.2. DESOXIGENACION

Eq. (3)

La eliminación del oxígeno disuelto en la solución rica, es también un factor importante en la precipitación de oro, debido a que un exceso de oxígeno en la solución (mayor a 1 ppm O2), oxidaría al zinc restándole capacidad de precipitación, al igual que un exceso de sólidos (> a 1 ppm de sólidos), cubrirían la superficie de las partículas de Zn restándole capacidad de deposición para retener las valores de la solución.

La precipitación de oro está basada en el hecho de que el metal a ser recuperado (oro-plata) a partir de la solución, es más noble que el metal usado para la precipitación (zinc), por lo tanto los metales más nobles que el Zn precipitarán en este proceso en orden descendente, como es el caso del Cu, Hg., y As.

Para este propósito se utilizan bombas de vacío tipo NASH que trabajan en paralelo a una presión de 22” de Hg con dos torres de deaereación (05 torres), lo cual hace posible una reducción del oxígeno disuelto que está entre 0.3 a 0.7 ppm de O2,

Con la finalidad de mejorar la precipitación de oro y optimizar el consumo de zinc, se adiciona cianuro de sodio al cono de zinc hasta un rango de 40 a 70 ppm, considerando además un pH de 10 a 10.5.

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10.1.4 RECUPERACION PRECIPITADO

DE

Para esta etapa contamos con 09 filtros prensa horizontal de 68 placas verticales, que hacen posible la retención del precipitado de oro generado por la adición de zinc.

•

•

El control de los diferentes parámetros durante la desorción garantiza una buena recuperación del oro cargado en el carbón. Durante la precipitación algunos iones metálicos son conocidos por disminuir los efectos de la precipitación del zinc en el proceso de Merrill Crowe.

Los filtros prensa trabajan actualmente en la Planta con telas filtrantes y se usa la diatomita como precapa. Con la finalidad de ayudar a la capacidad de filtración de estos filtros. El precipitado retenido en los filtros prensa es cosechado y secado en hornos retortas , obteniendo un peso de 900 a 1,200 Kg de precipitado húmedo por cosecha, con una ley de oro entre 20 % y 25 % y plata similar, el resto de precipitado sería básicamente zinc, mercurio y diatomita. Figura Nº 8.: Filtro prensa

11. CONCLUSIONES •

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La lixiviación en pilas es un método muy económico pero dependerá de cómo se encuentra el oro en el mineral. Es muy importante controlar el ciclo de lixiviación, el pH, la fuerza de cianuro, el marco de riego, el ratio de aplicación de solución, el ratio mineral-solución para obtener una buena recuperación de oro de la pila de lixiviación. El medio cianurado en la solución rica para la adsorción y deserción es fundamental para una eficiente operación en la planta de carbón.

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