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USO DE TECNOLOGÍA DE PUNTA EN LA DISPOSICION DE RELAVES ESPESADOS EN LA UNIDAD CHUNGAR Fredy Lozano C. [email protected]

Julio Llaury A. Volcan Compañía Minera S.A.A. [email protected]

Fredi Lara Z. [email protected]

RESUMEN A principios de Enero del 2010, Volcan Compañía Minera en su Unidad Minera Chungar, puso en operación un Espesador de Cono Profundo de 17 m de diámetro x 21 m de altura con la finalidad de dar una solución integral al tratamiento de efluentes, agua de mina y relave de la planta concentradora. Los objetivos principales es la obtención en la descarga de una pasta de calidad que cumpla con los requerimientos de disposición superficial y relleno estructural en mina. Adicionalmente a esto la obtención de un rebose de agua clara que cumpla con los niveles máximos permisibles de emisión de las unidades minero metalúrgicas, establecidos por el ministerio de energía y minas. El sistema de tratamiento de los efluentes industriales de las operaciones mineras y metalúrgicas de Chungar mediante el uso de un espesador de cono profundo, permite garantizar el adecuado manejo ambiental evitando contaminar con vertimientos no controlados y reutilizar el agua tratada en las operaciones, optimizando la deposición de los relaves, mediante la disposición superficial en la relavera. Así mismo la disposición de pasta en la actual relavera ha favorecido la eficiencia de almacenamiento, aumentando la vida útil de la actual área, disminución de los valores disueltos de metales en el agua recuperada, menor riesgo de licuefacción, disminución de Lozano, Llaury, Lara1 de11

costos en levantamiento de diques y una mejor percepción de las Comunidades aledañas. ABSTRACT In early January 2010, the Company Administrator Chungar put into operation a Deep Cone thickener 17 m in diameter x 21 m in height in order to provide a comprehensive solution to the effluent treatment, mine water and tailings from the concentrator plant. The main objectives are to obtain a discharge in pulp quality that meets the requirements for surface disposal and structural fill in mine. In addition to this to obtain a clear overflow water that meets the maximum allowable levels of emissions of the metallurgical mining units established by the ministry of energy and mines. The treatment system of industrial effluents from mining and metallurgical operations Chungar using deep cone thickener insures proper environmental management avoiding contaminated by uncontrolled dumping and reuse the treated water operations, optimizing the deposition tailings through in the sludge surface disposal. Also available to paste in the current sludge is favored storage efficiency, increasing the lifetime of the present area, decreased dissolved metal values in the recovered water,

less risk of liquefaction, reduced lifting costs of dams and a better perception of the surrounding communities. INTRODUCCION Ubicación La Mina Chungar se ubica en el Departamento de Pasco, Provincia de Cerro de Pasco y Distrito de Huayllay. Es una Mina de laboreo subterráneo, y cuyas labores se encuentran en el nivel 4100 m.s.n.m.

Estudios de éste material indican que tiene suficientes propiedades estructurales de cohesión y resistencia para permitir pendientes de disposición de hasta 6 %, sin requerir el recrecimiento perimetral de los diques actuales. Por otra parte la recuperación de agua es mucho más eficiente en razón del menor contenido de éste en la descarga del relave, obteniéndose en el caso de Chungar un efluente cercano a los parámetros de calidad de agua clase VI.

Accesibilidad Mediante los siguientes rutas • Lima Oroya Pasco Chungar 304 Km. 8 Horas. • Lima Canta Chungar 219 Km. 5 Horas. • Lima Huaral Chungar 225 Km. 5 Horas. La disposición de relaves en forma de pasta está cada vez siendo más utilizada como una alternativa altamente eficiente tanto en la recuperación de agua de proceso como en aquellos aspectos relacionados al medio ambiente. El interés principal es minimizar el impacto ambiental que producen los efluentes tanto de mina como de planta concentradora dando una solución integral en el tratamiento de estos efluentes. El presente trabajo propone una alternativa tecnológica que posibilita el aprovechamiento y uso eficiente del recurso hídrico, mejorándose los conceptos de espesamiento y disposición de relaves. La opción seleccionada para esto es el uso de un espesador de cono profundo que descarga pasta realizándose esta disposición superficial en las relaveras N°2 y N°3. La pasta está conformada por los sólidos provenientes tanto de mina como de planta concentradora. El transporte y disposición de relave en pasta está basada en las propiedadesreológicas de la pasta identificado como un fluido no newtoniano.

Lozano, Llaury, Lara2 de11

Fig. N°1 Localización de mina Chungar. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO El proceso se inicia con el bombeo del relave de flotación hacia el nido de hidrociclones de relleno hidráulico, el cuál se realiza con una línea de bombeo de 02 bombas en serie (HR200 10”x 8”de 150HP de potencia) y otra línea se encuentra en stand by.

El nido de hidrociclones esta compuesto por 05 hidrociclones D15, el underflow es almacenado en 02 silos de 220 y 240 m3 de capacidad, para luego ser enviado a mina para relleno hidráulico. El overflow es derivado hacia el tanque de transferencia “A”, a este tanque también llega agua de mina que es bombeado desde el tanque “C” (02 bombas 6”x 4” de 75 HP de potencia) el cuál a su vez recibe el agua de interior mina.

DESCRIPCIÓN DE LAS INSTALACIONES La operación y el proceso de disposición superficial está emplazada desde la salida del espesador cono profundo hasta las relaveras N°2 y N°3.

La mezcla del overflow más agua de mina (pulpa) es enviada al espesador de Cono Profundo mediante 01 línea de bombeo (Tubería de 12” diámetro de HDPE) compuesta por 03 bombas en serie de 200 HP de potencia c/u, además, se cuenta con una línea en stand by. La recepción de la pulpa en el espesador de cono profundo se realiza mediante el feed box,para luego ingresar hacia el feed well, a través de una tobera y canaleta de mezcla. Por acción de la velocidad de ingreso de la pulpa hacia el feed well en la canaleta de mezcla se produce la dilución de ésta. La adición del floculante en la canaleta ayuda a la floculación. La velocidad de la rastra del espesador de cono profundo está entre 0.10 a 0.15 RPM. La reología de la pasta es el método de control primario, es muy importante producir una pasta con propiedades reológicas que puedaser transportada del espesador, a través de una tubería al punto de deposición. La descarga del relave en pasta del espesador se realiza mediante 02 bombas (una bomba centrifuga 10” X 8” de 150HP, la otra una bomba peristáltica SPX 100 dúplex de 50HP), también, se realiza la descarga por gravedad (dependiendo de las características de la pasta),a través de las líneas de conducción y transporte con tubería de 10” de diámetro de HDPE, realizándose la disposición en las relaveras N°2 y N°3. El rebose de agua limpia del espesador, es descargada por gravedad mediante tubería de HDPE de 10” de diámetro a la Planta Concentradora y pozas de tratamiento, para luego ser evacuadas a la laguna Naticocha Norte. Lozano, Llaury, Lara3 de11

Fig. N°2 Vista de instalaciones, transporte y disposición de pasta. El área de emplazamiento se caracteriza por una topografía variada comprendida por: Zona del Espesador, es la zona con la cota más elevada, aproximadamente 4709 m.s.n.m., con coordenadas UTM: N 8`780,776.4, E 345,016.8. Zona de la laguna Huaroncocha, ubicada al sur de la relavera N°2. Zona de la laguna Naticocha Sur, ubicada al oeste de la relavera Nº2. Se está realizando disposición de relave en pasta en la relavera Nº2 y N°3. La relavera Nº2, tiene un área aproximada de 164,212 m2.

La relavera N°3, tiene un área aproximada de 56,910 m2. El punto de entrega de relave en pasta se encuentra localizado en el espesador cono profundo con coordenadas UTM: N 8`870,776.4, E 345,016.8. Respecto al clima según la clasificación de INRENA, desde por encima de los 5,000 m.s.n.m. a 4,000 m.s.n.m. el clima es frígido o tundra, desde los 4,000 m.s.n.m. a 3,500 m.s.n.m.es frío o boreal. PARAMETROS DE OPERACION La operación del espesador cono profundo ha sido diseñado de acuerdo al tratamiento de planta concentradora 4500 TMSD. Ratios de flujo superiores e inferiores al de diseño podrán ser logrados modificando los parámetros de operación de acuerdo a la filosofía de control del espesador. Adicionalmente el sistema está preparado para operar por etapas de acuerdo al requerimiento operativo. Dentro de tenemos:

los

parámetros

de

operación

Características de la alimentación Típicamente cualquier cambio en la distribución granulométrica de la alimentación,tiene un gran impacto en la floculación,afectando la claridad del rebose y espesamiento.

Flujo

MES

Flujo Vol. (m3)

(TM)

(g/l)

%

ENERO FEBRERO

421171 378380

65599 60882

1102 1102

14.3 14.3

MARZO

417692

63513

1094

13.4

ABRIL

411734

71809

1112

15.6

MAYO

425482

66511

1099

14.1

JUNIO

416638

62820

1097

13.7

TOTAL

2471097

391134

1101

14.2

ALIMENTO AL ESPESADOR CO NO PR OFUNDO

MA LLA

PESO (g r .)

% PESO

A CUM (+)

1

m70

18.7

10.13

10.13

A CUM (-)

89.9

2

m100

6.2

3.38

13.51

86.5

3

m140

11.0

5.93

19.44

80.6

4

m200

15.2

8.25

5

m270

15.9

8.58

27.68 36.26

72.32 63.7

6

m325

6.5

3.52

39.79

60.2

7

m400

7.7

4.14

43.93

56.1

8

m635

18.9

10.23

54.16

45.8

9

-m635

84.7

45.84

100.00

0.0

TOTAL

184.7

100.0

Cuadro N° 2 Análisis de malla de alimentación overflow + agua de mina.

ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO RELAVE GENERAL + AGUA DE MINA MALLA

MICRONES

+m45 +m70 +m100 +m140

ALIMENTO AL PESADOR DE CONO PROFUNDO PESO (g)

%PESO

ACUM (+)

ACUM (-)

354 210 149 105

44.21 40.96 59.25 43.22

10.76 9.97 14.42 10.52

10.76 20.73 35.15 45.67

89.24 79.27 64.85 54.33

+m200

74

27.56

6.71

52.38

47.62

+m270 +m325 +m400 +m635 -m635 TOTAL

53 44 37 20

36.3 12.46 10.58 14.12 122.17 410.83

8.84 3.03 2.58 3.44 29.74 100

61.22 64.25 66.83 70.26 100.00

38.78 35.75 33.17 29.74 0.00

Densidad Solidos

Cuadro N° 1 Parámetros de alimentación promedio mensual. Lozano, Llaury, Lara4 de11

ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO DEL OVER FLOW + AGUA DE MINA

Cuadro N°4Análisis de malla de alimentación relave general + agua de mina.

ALIMENTACION Masa

Es muy importante identificar las variaciones de flujo y granulometría de la alimentación, para realizar los ajustes requeridos y asegurar una claridad en el rebose y densidad en la descarga compatibles con los requerimientos del proceso.

Floculación Las condiciones de floculación están determinadas para mantener la calidad estructural de floculo a mínimas dosificaciones de floculante, para lo cual la alimentación de relave y agua de mina requiere una dilución de 8 a 10% de solidos, la que se logra mediante la dilución interna en el espesador (auto dilución).

La preparación, dosificación, dilución y distribución del floculante se realiza automáticamente en función al flujo de alimentación, para esto se cuenta con una planta de preparación de floculante MOD. ATX 4000. El floculante utilizado es de tipo aniónico de mediana carga molecular, preparado a una concentración de 0.12%, posteriormente es diluido a 0.012% para su dosificación, siendo el consumo de 20 a 30 gramospor gramosp tonelada tratada. Optimizadas las condiciones de floculación la separación solido-liquido liquido es inmediata, siendo el tiempo de residencia seleccionado de acuerdo a la calidad de pasta deseada en la descarga del espesador, teniéndose tiempos de residencia entre ntre 18 a 25 horas. Calidad de agua obtenida en el rebose del espesador Los valores de turbidez obtenidos en el tratamiento de agua de mina y relaves de planta concentradora esta en el rango de 5.7 NTU a 8.1 NTU, es decir, agua altamente clarificada. Sin embargo, el control de este parámetro no es suficiente para cumplir con los requerimientos de agua clase VI, debido a la alta disolución de algunos metales, como el plomo, lo cuál es controlado con el uso del espesador donde el tiempo de contacto entre los metales pesados y el agua se minimiza, obteniéndose valores dentro de los Limites Máximos Permisibles para efluentes líquidos establecidos por el Ministerio de Energía y Minas, Resolución Ministerial N° 011-96-MEM.

Fig. N°3 Vista del agua de rebose rebose. Características acterísticas de la descarga. El rango de flujo de descarga de operación es de 60 a 125m3/hr ,procesando 85 y 165 TMSH, considerando como alimento el overflow del nido de hidrociclones de relleno hidráulico más agua de mina y relave general más agua de mina respectivamente. El rango de concentración de solidos del relave en pasta para disposición superficial es de 71 a 74% de sólidos en peso, con picos de 76% de sólidos en peso, con un slump de 8.2 a 7.5 pulgadas.

DESCARGA MES

PARAMETRO

VALOR EN CUALQUIER MOMENTO

VALOR PROMEDIO ANUAL

Ph mayor que 6 y menor que 9 mayor que 6 y menor que 9 Sólidos suspendidos (mg/l) 50 25 Plomo (mg/l) 0.4 0.2 Cobre (mg/l) 1.0 0.3 Zinc (mg/l) 3.0 0.3 Fierro (mg/l) 2.0 1.0 Arsénico (mg/l) 1.0 0.5 Cianuro total (mg/l) 1.0 1.0

Cuadro N°5 Niveles máximos permi permisibles de emisión para las unidades Minero Minero-metalúrgicas Lozano, Llaury, Lara5 de11

REBOSE

Densidad Solidos Slump

NTU

PH

ENERO FEBRERO

(g/l) 1863 1907

% 72.2 74.1

pulg 8.3 7.8

6.5 5.7

11.3 11.1

MARZO

1856

71.8

8.2

6.7

11.1

ABRIL

1884

73.1

7.7

8.0

11.1

MAYO

1870

72.5

8.1

8.8

10.7

JUNIO

1862 1874

72.1 72.6

8.1 8.0

8.2 7.3

11.5 11.1

TOTAL

Cuadro N° 6parámetros parámetros de descarga promedio mensual

disponer la pasta fresca sobre pasta consolidada. El control de este método cíclico se realiza mediante spigot y con el accionamiento de válvulas pinch. Variables como slump, velocidad de transporte, método de disposición o energía de impacto de la pasta fresca sobre la consolidada previamente, temperatura y precipitación fluvial influyen en el ángulo de disposición de la pasta. Considerando lo anteriormente mencionado los ángulos de disposición en la unidad Chungar varían de 2 a 4 grados. Fig. N°4 Muestra de la descarga de pasta.

Para determinar la consistencia y el ángulo de reposo de la pasta mineral se utiliza el ensayo de cono y de canaleta respectivamente.

Fig. N° 5 Medida de Slump por el método del cono. Fig. N°6 Pasta consolidada. El manejo reológico de la pasta se realiza por el sistema de recirculación baja instalado en el cilindro de descarga del espesador, mediante una bomba centrífuga de sello seco mecánico. La descarga de pasta puede ser realizada con y sin cizallamiento,sin embargo la filosofía de operación considera descargar sin cizallamiento para lograr mayores ángulos de reposo. Disposición La disposición del relave en pasta es diversificada y por etapas, simulando el método de apilamiento seco, que consiste en Lozano, Llaury, Lara6 de11

Fig. N°7 Disposición sobre pasta consolidada.

SISTEMAS DE CONTROL La mayor diferencia de un espesador de cono profundo con respecto a un espesador convencional es el control de nivel utilizado. Para lograr la descarga de pasta la operación del espesador de cono profundo debe controlarse más estrictamente que los espesadores convencionales. La siguiente tabla,muestra los indicadores de la actuación o rendimiento para el espesador de pasta, así como los indicadores y variables de control usados para mantener el rendimiento aceptable. Por ejemplo, el objetivo del funcionamiento del espesadores lograr una densidad alta de sólidos en la descarga, mientras se mantiene una claridad aceptable en el rebose. Para lograr los resultados deseados los indicadores de control son usados para supervisar el estado del espesador de cono profundo, que determinara que ajustes deben hacerse a las variables de control para lograr los parámetros operativos deseados, para lo cual se tiene operando un sistema de supervisión scada.

Indicadores de rendimiento Indicadores de control Claridad del afluente Densidad de Carga

Fig. Nº8 Sistema de control Scada.

RESULTADOS Y CONCLUSIONES: •

La disposición de pasta en la actual relavera ha favorecido la eficiencia de almacenamiento, aumentando la vida útil de la relavera.

•

Disminución de los valores disueltos de metales en el agua recuperada en el rebose del Espesador de Cono Profundo comparado con el efluente recuperado del espejo de agua de la relavera. Ver cuadro anexo N°2.

•

Menores costos por material retenido y levantamiento de diques y una mejor percepción de las comunidades aledañas.

•

La pasta producida del tratamiento de agua mina y overflow de relave de planta concentradora,es empleada actualmente para disposición superficial,teniendo potencial aplicación como relleno estructural en mina con estándares superiores a las prácticas actuales.

•

Es posible obtener agua clara dentro de los valores máximos permisibles para emisiones minero-metalúrgicas establecido en el RM N° 011-96 – MEM.

Variables de control

Dosificación de floculante Sensor de Nivel de Ajuste de bombeo de la cama descarga

Indicador de Torque

Velocidad de Rastra Ajuste de alimentación

Cuadro N°7 Indicadores y variables de control

Lozano, Llaury, Lara7 de11

•

La potencial aplicación de la pasta como relleno estructural de acuerdo a la producción de tratamiento conjunto de overflow y agua de mina con una producción de 80 m3/hr de pasta con 72% de sólidos en peso, permitirá reducir el tiempo de relleno,incrementar las resistencias estructurales en mina de acuerdo a lo requerido y adicionalmente permitirá la reducción de la dilución, costos de sostenimiento e inventario de agua en interior mina.

REFERENCIAS 1.Handbook on Mine Fill, Y.Potvin,E.G.Thomas and A.B.fourie. 2. - Slurry Pump Handbook, fifth edition, February 2009. 3.- An Introduction to Thikened Tailing Aplications,Richard Jewell. 4.- Water Recovery at Escondida, Brian Smith. 5:- A Handbook of Elementary Rheology, Howard A. Barnes.

Lozano, Llaury, Lara8 de11

ANEXO N° 1 Circuíto de flujos del Espesador de Cono Profundo

ANEXO Nº 2

Lozano, Llaury, Lara9 de11

ANÁLISIS DE AGUAS ( PLANTA) POR METALES

Mes Enero

Campaña:

PLANTA CONCENTRADORA

Prueba:

ANÁLISIS DE AGUAS POR METALES

Descripción Agua de Cono Agua Recirculada

Febrero

Agua de Cono Agua Recirculada

Marzo

Agua de Cono Agua Recirculada

Abril

Agua de Cono Agua Recirculada

Mayo

Agua de Cono Agua Recirculada

Junio

Agua de Cono Agua Recirculada

Sólidos Suspendidos Pb(mg/l) Zn(mg/l) Cu(mg/l) (ppm)

Metales Disueltos

0.08 0.10

0.02 0.10

0.01 0.02

35.01 45.01

0.06 0.09

0.08 0.08

0.02 0.03

32.80 42.15

0.05 0.06

0.04 0.04

0.02 0.03

45.62 65.12

0.04 0.05

0.07 0.09

0.01 0.01

40.23 66.90

0.04 0.08

0.03 0.04

0.02 0.03

36.42 48.40

0.05 0.09

0.10 0.14

0.01 0.02

33.20 46.20

ANEXO N°3

Lozano, Llaury, Lara10 de11

pH 9.97 11.61 10.00 11.70 10.67 11.26 10.60 10.76 9.89 11.29 10.86 11.72

Metales disueltos en agua Cono vs agua recirculada 0,16 0,14 0,12 0,10 0,08 0,06 0,04

Plomo

0,02

Zinc

0,00 Agua Agua Agua Agua Agua Agua Agua de Agua de Agua de Agua de Agua de Agua de Recircula Recircula Recircula Recircula Recircula Recircula Cono Cono Cono Cono Cono Cono da da da da da da Enero

Febrero

Marzo

Abril

Mayo

Junio

Plomo

0,08

0,10

0,06

0,09

0,05

0,06

0,04

0,05

0,04

0,08

0,05

0,09

Zinc

0,02

0,10

0,08

0,08

0,04

0,04

0,07

0,09

0,03

0,04

0,10

0,14

Cobre

0,01

0,02

0,02

0,03

0,02

0,03

0,01

0,01

0,02

0,03

0,01

0,02

Lozano, Llaury, Lara11 de11

Cobre