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UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS FACULTAD DE INGENIERIA GEOLÓGICA, MINERA, METALÚRGICA, GEOGRÁFICA, CIVIL Y AMBENTAL

E.A.P. INGENIERÍA DE MINAS

 APELLIDOS Y NOMBRES LLacchua López, Diego Pepe

14160211

 CURSO Preparacion Mecanica y Concentracion de Minerales (TEORIA)

 TEMA Proceso Metalurgico de la mina Toquepala (SOUTHERN COPPER CORPORATION)

 CICLO

2016 – II

 AÑO

2016

SOUTHERN COPPER CORPORATION Southern Copper Corporation es una empresa de clase minero metalúrgica mundial, productora de cobre y subproductos valiosos, encargada de extraer recursos minerales, para transformarlos

y

comercializarlos satisfaciendo las necesidades del mercado, cumpliendo con la responsabilidad social y ambiental, y maximizando la creación de valor para sus accionistas. Southern

Copper

Corporation es

una

compañía

minera

fundada

originalmente en 1952. Actualmente Southern Copper se remonta a la adquisición del productor de cobre mexicano Minera México en el 2005 por el Southern Perú Copper Corporation. En 2010, Southern Copper Corporation se convierte en la empresa con mayores reservas de cobre en el mundo. Además, la empresa es la octava

más

grande

de

cobre de

fundición empresa. La

firma

se

encuentra entre los mayores productores del mundo de Cobre, molibdeno, plata y zinc. Desde 1996, posee acciones comunes listadas tanto en la Bolsa de New York como en la Bolsa de Valores de Lima. La compañía es un importante productor y refinador de cobre, molibdeno, zinc, plata, plomo y oro,

y

opera

minas

y

fundiciones en México y en el Perú. En Perú la Southern Copper Corporation cuenta con tres operaciones Toquepala,

(Cuajone, Planta

de

Procesamiento en Ilo), un proyecto

en

curso

(Tia

María) y dos proyectos de exploración (Tantahuantay y Los Chancas).

OPERACIONES INTEGRADAS EN PERÚ Las operaciones de cobre en Perú comprenden la extracción, molienda y flotación de mineral de cobre para producir concentrados de cobre y de molibdeno; la fundición de concentrados de cobre para producir ánodos de cobre; y la refinación de ánodos de cobre para producir cátodos de cobre. Como parte de este proceso de producción, la Souther Copper Corporation produce

cantidades significativas de concentrados de

molibdeno y plata refinada. También producen cobre refinado usando tecnología de extracción por solventes y electrodeposición (ESDE). Actualmente operan en las minas de Toquepala y Cuajone en las alturas de la cordillera de los Andes, a unos 860 kilómetros al sureste de la ciudad de Lima, Perú. También operan una fundición y una refinería al oeste de las minas de Toquepala y Cuajone en la ciudad costeña de Ilo, Perú.

PROCESO PRUDUCTIVO DEL COBRE El proceso de producción del cobre abarca varios procesos, iniciando con el minado a tajo abierto hasta la refinación del metal y posterior exportación hacia los principales destinos como son Estados Unidos, México, y otros países americanos; Europa y Asia.

MINA

CONCENTRADORA

1.PERFORACIÓN Y DISPARO

3.CHANCADO O TRITURACIÓN

2. CARGUÍO Y ACARREO

4. MOLIENDA

FUNDICIÓN 8.DESACARGA DE CONCENTRADO Y FORMACIÓN DE CAMAS

5. FLOTACIÓN

7. CARGUÍO Y ACARREO A FUNDICIÓN

MINA 1.

PERFORACIÓN Y DISPARO

11. PLANTA ELECTROLÍTICA

12. EMBARQUE 9. FUNDICIÓN Y CONVERTIDORES

6. FILTRADO Y SECADO

REFINERÍA

10. TRANSPORTE A REFINERÍA

Para alcanzar el mineral se debe remover la roca en el yacimiento, por lo que se perfora el terreno y se coloca una carga explosiva. Una vez fracturada la roca se procede a la selección del material para determinar si debe ser empleado en la concentradora, en el proceso de lixiviación o en programas de vegetación.

2.

CARGUÍO Y ACARREO Las minas a cielo abierto tienen forma cónica, por lo que para alcanzar el mineral se debe construir niveles a manera de escalones gigantes de 15 metros de altura los que se encuentran comunicados por rampas o caminos de desnivel. El mineral extraído con una ley mayor al 0.3% es cargado en palas y depositado en enormes camiones, los que trasladan y depositan el material en vagones de ferrocarril para ser transportado a la planta concentradora.

CONCENTRADORA CHANCADO O TRITURACIÓN

El primer paso en la planta concentradora es el chancado. El mineral proveniente de la mina es triturado hasta alcanzar un tamaño cercano a media pulgada. Se inicia aquí el proceso de concentración, el cual consiste en la separación de los minerales de aquello que no tiene valor. MOLIENDA Posteriormente,

el

material

triturado

es

trasladado a los molinos, donde las rocas son pulverizadas. En esta etapa del proceso se emplea

agua,

los

que

permite

liberar

las

partículas de Cobre y Molibdeno.

FLOTACIÓN Luego de la molienda se pasa a la etapa de

flotación,

donde

se

obtiene

el

concentrado, partículas del mineral de cobreo molibdeno.

FILTRADO Y SECADO El

concentrado

de

cobre

es

deshidratado

mediante filtros de alta presión o con el uso de calor. Aquí culmina la operación minera

EL

concentrado obtenido debe ser trasladado a la fundición para su posterior procesamiento.

CARGUÍO Y ACARREO A FUNDICIÓN

Luego del filtrado y secado, el contenido metálico en el concentrado alcanza entre 26% y 28%. Tras la recuperación del agua empleada, ésta se vuelve a usar, haciendo de las operaciones una de las más amigables al ambiente. La mayor parte de los concentrados de cobre son transportados a través de camiones o ferrocarriles a la fundición de Ilo en Perú. Mediante el proceso de fundición, el cobre contenido se purifica adicionalmente hasta convertirse en una barra de metal con contenido de 99.7% de cobre, llamado ánodo.

PLANTA CONCENTRADORA Las

operaciones

de

la

concentradora

de

Toquepala

utilizan

sistemas

computarizados de monitoreo de última generación con el fin de coordinar el flujo de material que ingresa y optimizar las operaciones. El inicio de las operaciones de la Concentradora Toquepala comenzó en Julio de 1959 para recuperar cobre inicialmente y luego para obtener molibdenita MoS2 como subproducto a partir de 1962. La capacidad instalada inicial de la concentradora fue de 37,000 TCSD, actualmente procesa 60,000 TCSD, con una ley promedio de cabeza de 0.75 % Cu, 0.040 % MoS2, El material con una ley de cobre mayor a 0.40% se carga en vagones y se envía al circuito de chancado, donde chancadoras rotatorias reducen el tamaño de las rocas a menos de media pulgada en el 85% de los casos aproximadamente. Luego el mineral se envía a los molinos de bolas y barras, que lo muelen en una mezcla de agua hasta que tenga la consistencia de un polvo fino. El polvo fino mezclado con agua se transporta a las celdas de flotación. Se bombea aire a las celdas produciendo una espuma, la cual lleva el mineral de cobre hacia la superficie pero no el material residual, o relave. El concentrado en bruto, que tiene un contenido suficiente de molibdeno, es procesado

para

recuperar

molibdeno

mediante

flotación

inversa.

Este

concentrado final que tiene un contenido aproximado de 27.5% de cobre, es filtrado para obtener 8.5% de humedad. Luego, los concentrados se envían por ferrocarril hasta la fundición de Ilo.

CELDA FLOTACION

COLUMNA DE

Los principales equipos de la planta concentradora de Toquepala incluyen: una chancadora

primaria,

tres

chancadoras

secundarias,

seis

chancadoras

terciarias, ocho molinos de barra, treinta y tres molinos de bola, un sistema de control distribuido, un sistema experto de chancado, cuarenta y dos celdas de flotación, quince celdas columna, setenta y dos celdas Agitair de 1.13 metros cúbicos, dos filtros de prensa Larox, cinco es pesadores medianos, dos es pesadores convencionales de relaves, tres es pesadores de relaves de alta potencia, un vagón repartidor, un tractor de oruga, y una tubería para agua reciclada.

CAPACIDAD DE PLANTA  La concentradora tiene una capacidad de molienda de 60,000 toneladas por día.  La planta de ESDE tiene una capacidad de producción de 56,000 toneladas al año de cátodos de cobre de grado A LME.  1960 Toquepala usa un método convencional de extracción a tajo abierto para recuperar el mineral de cobre para su posterior procesamiento en concentradora.  El concentrado en bruto, que tiene un contenido importante de molibdeno,

es

procesado

para

recuperar

molibdeno

mediante

flotación inversa. El concentrado final de cobre va como relaves a la planta de molibdeno.

MOLINOS

TIPO DE MINERAL QUE PROCESA PLANTA DE COBRE:  La planta recibe el mineral proveniente de la mina. el mineral es traído hacia Concentradora en vagones de ferrocarril, cada vagón carga 75 tons promedio.  Este mineral es descargado sobre una parrilla metálica que tiene 6” de luz. Lo que es mayor a ese tamaño ingresa a la Chancadora Primaria, el producto de este chancado se junta con el tamaño menor que pasó por la parrilla y es llevado hacia una pila de almacenamiento.  Este mineral de un tamaño menor a 6” es llevado por medio de fajas hacia una zaranda vibratoria para clasificar el mineral mayor a 1 ½” para darse un Chancado Secundario, el producto a – 1 ½” ingresa a una nueva clasificación en zarandas vibratorias donde clasifica el mineral mayor ½” el cual ingresa a un Chancado Terciario hasta reducirse a un tamaño de 7/16” para almacenarse en una tolva y ser llevado hasta la etapa de molienda.  La Molienda Primaria se da en molinos de barras en esta etapa se le agrega agua a los molinos, lechada de cal y colector primario, la descarga de estos molinos alimenta a una segunda molienda que se da en los molinos de bolas los cuales trabajan en circuito cerrado de clasificación con ciclones.  Con una granulometría igual a 23.2% + malla 65 toda la (53)pulpa ingresa a la etapa de flotación Rougher que se da en celdas OK-100 y

celdas Wemco, el concentrado continúa en el proceso mientras que la cola de esta etapa constituye el relave de la planta de cobre. En esta etapa se le agrega colector secundario para reforzar la recuperación de las partículas valiosas.  El concentrado de esta etapa va a una remolienda para liberar las 

partículas valiosas, teniendo en cuenta la malla + 400 que arroje 25% . Luego esta pulpa clasificada va a alimentar a las Celdas Columnas para flotar dichas partículas valiosas llegando a obtenerse un concentrado

con 27.3% Cu y MoS2 promedio a 1.35%.  Las colas de estas columnas pasan a circuitos intermedios de espesamiento y flotación scavenger, cleaner y recleaner para recuperar la molibdenita. Este producto final se junta con el concentrado de las columnas constituyendo el producto final de la planta de cobre que pasará a ser la alimentación de la planta de molibdenita.

PLANTA DE MOLIBDENITA:

 El

concentrado

final

de

la

planta de cobre es espesado para liberar el agua en exceso, se le adiciona (54)depresor de cobre (NASH hidrosulfuro de sodio) y es alimentado a la flotación Rougher donde se deprime el cobre y se flota la Molibdenita.  El concentrado continúa en el proceso para limpiarse en siete etapas de limpieza hasta obtener 92.0 % de MoS2 filtrarlo, secarlo, empacarlo formando lotes de 15 bolsas y exportarlo.  Mientras las colas de la flotación rougher constituye la cola de esta planta y ser alimentación de la planta de filtros.

PLANTA DE FILTROS:

La cola de la flotación rougher de planta de molibdeno alimenta a un es pesador para eliminar parte del agua hasta obtener sólidos superiores a 60% para alimentar a la Planta de filtros donde se tiene cuatro filtros de discos al vacío los cuales descargan el queque a tres secadores verticales obteniéndose un producto final con 8 % de humedad que es cargado en vagones de ferrocarril para llevarse a la fundición de Ilo.

LIXIVIACION La planta de Lixiviación, Extracción por Solventes y Electrodeposición de Toquepala, donde se produce alrededor de 50 kTC/año de cátodos de cobre al año. Los Botaderos contienen mezclas de dos tipos de materiales: Los principales minerales de cobre son calcopirita (CuFeS2) y calcocita (Cu2S); ambos de lixiviación lenta. Se tiene un ciclo de lixiviación de 32 semanas para los Botaderos de Toquepala, de los cuales 8 semanas (casi dos meses) son de lixiviación con raffinate seguido de 24 semanas (casi seis meses) de reposo para promover la oxidación y difusión. El ciclo de descanso de lixiviación es repetido indefinidamente en tanto sea atractiva económicamente la cantidad de cobre adicional que pueda ser recuperado de una sección particular de un Botadero. Se espera recuperar el 36 % del total de cobre de los Botaderos en un periodo de 10 a 11 años. El Raffinate es bombeado a los Botaderos. Cada Botaderos tiene una o más secciones, llamados bloques, cada uno con una tubería troncal y varias subtroncales. Esta red de troncales entrega el raffinate a las subtroncales, tuberías y aspersores sobre cada estadio de lixiviación a un ritmo de 6.8 galones por día por pie cuadrado de superficie.

A medida que el raffinate percola por los Botaderos, el cobre se disuelve gradualmente hasta formar un PLS que contiene 3 a 4 gramos por litro de Cu. Aproximadamente un 15% de la solución se pierde por evaporación y retención dentro de los Botaderos de tal manera que la producción nominal de PLS es de 8,000 galones por minuto. El PLS es colectado en la base de los Botaderos y bombeado a la poza de alimentación de la planta de extracción por solventes

Desde la poza de alimentación de la planta de SX, el PLS combinado fluye por gravedad según la demanda de la planta, la cual esta equipada con nueve mezcladores-sedimentadores en tres trenes de tres cada uno. Los primeros dos mezcladores-sedimentadores operan en serie en cada tren, el cobre es transferido (extraído) de la fase acuosa del PLS hacia la fase orgánica consistente en un extractante orgánico especial y un diluyente tipo kerosene. El raffinate (fase acuosa estéril después de la extracción del cobre) es reciclado a los Botaderos de Toquepala. La fase orgánica es transferida para su re-extracción al tercer mezcladorsedimentador en cada tren, donde es mezclado con el electrolito pobre de la planta de electrodeposición. El cobre es transferido (re-extraído) desde la fase orgánica hacia el electrolito, ahora llamado electrolito rico. Esta solución es acidificada (si es necesario) y enviada a la planta de electrodeposición para producir cátodos de cobre. El orgánico estéril es reciclado a los mezcladores-sedimentadores para extraer más.

PLANTA DE RELAVES: La cola de la flotación rougher de planta de cobre va a alimentar a cuatro espesadores de relaves los que van a permitir recuperar el 70 % del agua por la periferia de cada esperador y que retorna al circuito nuevamente. Las arenas espesadas a 65 % de sólidos van a descargarse de estos tanques espesadores por la quebrada Toquepala, juntándose con los relaves de Cuajone en Simarrona y discurrir hasta Quebrada Honda donde se depositan.

FUNDICIÓN DESACARGA DE CONCENTRADO Y FORMACIÓN DE CAMAS Al llegar a la fundición, el concentrado es descargado y organizado en “camas” que servirán para alimentar a la fundición.

FUNDICIÓN Y CONVERTIDORES

El concentrado proveniente de las minas es llevado a la fundición donde será sometido a temperaturas mayores a los 1100°C. En

esta

etapa,

el

concentrado

se

ha

convertido en cobre líquido. La mata de cobre o cobre líquido que contiene aproximadamente 65% de cobre se envía a los convertidores en donde se transforma en cobre ampolloso con contenido de cobre de 98% a 99% o cobre anódico con 99.7% de cobre.

TRANSPORTE A REFINERÍA A continuación, control

los ánodos pasan por un

de calidad. Los que reúnen los

estándares de la empresa son agrupados en paquetes de 10 unidades y trasladados por ferrocarril o por camiones hacia la refinería. Cabe señalar que en el mundo también existe demanda de ánodos, por lo que aquellos que no son enviados a la refinería son transportados hacia los puertos para ser comercializados.

REFINERÍA PLANTA ELECTROLÍTICA En la refinería, los ánodos son sometidos a un proceso de electro refinación que consiste en introducirlos en tanques de ácido sulfúrico y sulfato de cobre. Luego se les aplica una carga eléctrica de baja intensidad y, mediante una solución química, el cobre de los ánodos migra hacia las placas de arranque, dejando impurezas en la solución. En adelante, al cobre contenido en las placas de arranque se le

denominará cátodos, cuyo contenido de cobre es 99.99%. Parte de la producción de cátodos es remitida

a la planta de alambrón de

operaciones

mexicanas,

donde

las

planchas son fundidas nuevamente para darle forma características de los alambres, los cuales son empleados como conductores de la energía eléctrica. EMBARQUE Esta es la fase final del proceso minero metalúrgico, mediante la cual se despachan los principales productos concentrados, ánodos y cátodos y alambrón, a través de ferrocarriles o por camiones hacia los puertos de la empresa, en algunos casos, para su posterior embarque hacia los principales centros industriales de mundo.