AVANCE N°2
ESTUDIO TÉCNICO-ECONÓMICO DEL DISEÑO DE PLANTA CONCENTRADORA EN MINA EL PIMIENTO. PROYECTO PARA OPTAR AL TÍTULO DE INGENIERO EN MINAS.
Roberto Francisco Durán Valdivia. Leonardo Andrés González Bazaes. Natalia Jose Villarroel Villarroel Riquelme. Riquelme. Profesores guía: Osvaldo Aureliano De La Fuente Morales Patricio Faundez Retamal
SANTIAGO-CHILE 2014
1. INTRODUCCIÓN Rancagua, ciudad ubicada en la sexta región a 87 Kilómetros al sur de Santiago, caracterizada por ser una cuidad ligada tanto a la agricultura como a la minería, de clima cálido, que se caracteriza por sus inviernos templados y lluviosos, y los veranos secos y calurosos. Esto trae como consecuencia que su geografía permita la práctica de la explotación minera, como es el caso de Mina El Pimiento. Este yacimiento queda clasificada por sus características como pequeña minería con una producción mensual estimada de 1000 toneladas, como principal producto se obtiene el oro, subproducto sulfuros de cobre y como contaminante el zinc, el posicionamiento de la veta es casi vertical y de baja potencia, está ubicada en la zona “El Chancón” a 20 kilómetros al noroeste de Rancagua, perteneciente a la Conurbación Rancagua, al costado de la mina “El Inglés”. Exactamente en el cuadrante delimitado por
los kilómetros: 6230-
6232 Norte, 330-332 Este. Este sector se caracteriza por la minería artesanal siendo esta una de las numerosas explotaciones en el sector, el cual se encuentra en vetas angostas pero que se concentran en ciertas partes donde se extiende la veta en los denominados "clavos", por este motivo el método de explotación puede ir variando en el trascurso t rascurso del avance. El mineral obtenido desde la mina se comercializa a distintas plantas de concentración dependiendo de las leyes extraídas en el transcurso del mes, este producto se vende en forma de ROM (Rock of mine), de esta forma se restringe la compra dependiendo de las leyes obtenidas en la recuperación del mineral luego de la tronadura, lo cual no permite tener las utilidades reales que
podría tener la mina con la existencia de una posible planta de concentrados, para darle el valor agregado que corresponde tanto a los minerales de oro, plata, cobre y zinc. El propósito de este proyecto es diseñar una planta de concentración de minerales sulfurados para la obtención de un nuevo producto, lo que podría abrir las puertas a esta mina a un extenso mercado, siempre y cuando este proceso sea económicamente rentable y logre mayores utilidades que lo que actualmente realizan. Para esto tendremos un tiempo de 3 meses a partir de septiembre del 2014 teniendo en consideración todos los aspectos técnicos y geomecánicos del sector a evaluar. Para esto realizaremos ensayos químicos y granulométricos, para las muestras obtenidas desde el yacimiento y así determinar las leyes y el diámetro de liberación de la partícula, luego obtener la razón de reducción del mineral (RR) y así diseñar el flow sheet necesario para reducir el material a la granulometría que necesitamos para la concentración, estas pruebas serán realizadas por empresas especialistas en el rubro, para obtener valores confiables y de calidad. La selección de los equipos se determinara luego de conocer todos los aspectos generales de la roca realizando comparaciones entre sí, para determinar cuál es la más óptima, para luego realizar las cotizaciones para elegir cuál es la más conveniente económicamente.
Al tener el diseño final de la planta de concentrado y sus características podremos determinar si su proceso es factible y económicamente rentable siendo este proyecto un gran avance para la pequeña minería en Chile.
2. PROBLEMÁTICA DEL ESTUDIO 2.1.FUNDAMENTACIÓN DE LA PROBLEMÁTICA La problemática del proyecto es la no generación de valor agregado de los minerales sulfurados que son extraídos en Mina El Pimiento, ya que estos son vendidos como roca a plantas de concentración de minerales y no como concentrado, debido a que actualmente Mina El Pimiento no posee planta de concentración de minerales. Por lo tanto, la implementación de la planta concentradora, ubicada en el predio superficial del yacimiento podría aumentar las utilidades de la Minera, ya que los minerales de baja ley no son vendidos.
2.2.OBJETIVOS DEL ESTUDIO 2.2.1. Objetivo General Realizar un estudio técnico económico contractando la situación con proyecto que resulte del aumento al valor agregado de roca extraída en Mina El Pimiento. La situación actual de esta minera que es vender la roca a plantas concentradoras, versus con lo que resultaría con el diseño e implementación de una planta de concentración del mineral.
2.2.2. Objetivo especifico _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________
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2.3.IMPORTANCIA Y/O RELEVANCIA DEL ESTUDIO Mina El Pimiento, es un yacimiento de explotación subterránea que consta de 3 minerales principales, lo que implica que es de suma importancia la recuperación total de estos elementos para así tener un mayor beneficio y entregar aún más valor agregado, es por esto la importancia del estudio técnico económico del diseño de la planta concentradora de minerales, para con esto obtener un concentrado de calidad, lo que podría traer como consecuencia la apertura a un mercado más amplio, dejando de ser una limitación las variadas leyes que provienen de esta mina. Obteniendo un producto de concentrado enriquecido y tonelaje reducido.
2.4.ALCANCES Y LIMITACIONES 2.4.1. Alcances Desarrollar un estudio técnico económico exhaustivo del diseño de la planta piloto de la Mina El Pimiento por medio de ensayos geo mecánicos, químicos y granulométricos, para definir el correcto diseño y efectividad del proceso de conminación, comparando costos y beneficios mediante un flujo de caja con proyecto con el actual método de venta, versus la instalación de una planta de concentrados. Intentando que la separación de mineral sea óptima.
2.4.2. Limitaciones En primera instancia no se observan limitaciones.
3. DIAGNOSTICO SITUACION ACTUAL 3.1. ANTECEDENTES GENERALES DE MINA EL PIMIENTO 3.1.1. Ubicación y Acceso Ubicado en la zona Lo Chancón, a 20 Kilómetros al Noroeste de Rancagua, Región del Libertador Bernardo O´Higgins, Chile. En una ladera del cerro que se extiende frente a la mina “El Inglés”. Exactamente en los cuadrantes delimitados por los kilómetros 6230-6232 Norte, 330-332 Este.
Imagen de ubicación Mina El Pimiento
3.1.2. Clima del sector El sector de Chancón, Rancagua posee clima mediterráneo, que se caracteriza por sus inviernos templados y lluviosos con precipitaciones que se concentran en los meses de Mayo, Junio y Agosto, aprox. 538 mm de agua caída en promedio anual, y los veranos son extremadamente secos y calurosos. Por lo tanto, su geografía permite la práctica de la minería artesanal.
3.1.3. Geología del sector La geología de este distrito está relacionada a tipos de rocas volcánicas y volcanoclásticas estratificadas de composición andesítica, y forma parte de la Formación Lo Ovalle. La veta de esta mina es llamada “Anita”. El distrito de Chancón se constituyen por estructuras que van en dirección NS, y NE-SO a NE-SO y NE-SE, lo que origina que la veta contenga mineralización económica.
3.1.4. Abastecimiento hídrico En la zona se encuentran numerosos afluentes que convergen formando dos quebradas, quebrada Anita y quebrada La Mina, las cuales a su vez convergen en una corriente que alimenta el estero La Cadena. (Límite natural entre la comuna de Rancagua y de los Graneros) Este recurso hídrico se extrae de pozos naturales, y su drenaje por medio de canaletas abiertas en terreno y por tuberías. La mina presenta una alta saturación en toda su extensión, también presenta goteras continuas y un sector del interior mina inundado.
3.1.5. Método de explotación En pequeña minería, los métodos de explotación son variados ya que la disposición de las vetas y la tecnología para su ubicación son reducidas por los estándares económicos que maneja la minería a pequeña a escala, en este caso Mina El Pimiento que como producto principal y actual tiene roca tronada de leyes de oro aproximadamente de 7(gr/Ton.) y como subproducto sulfuros de cobre de producción de 600 (Ton/Mes). Esta veta se explota de forma casi vertical ya que su disposición en el macizo así lo requiere, es de baja potencia, la cual se encuentra en vetas angostas pero que se concentra en varias partes donde se extiende la veta en los denominados "clavos", por esta razón el método de explotación no está determinado, puesto que deben seguir la dirección de la veta para llegar a los clavos y extraerlos dejando caserones en forma de chimeneas.
3.1.6. Labores que componen la mina
Túnel de acceso: Esta labor casi horizontal es utilizada como acceso principal a la mina
Estocadas: Principal función para el acopio de materiales y herramientas, también como refugio del personal en caso de que algún equipo se desplace al interior mina
Chimenea: Se utiliza para ventilación y además como vía de escape.
Piques de traspaso: Es una labor subterránea vertical que se utiliza para el traspaso de mineral. En el extremo del pique se instala un buzón que controla la caída del mineral
Salidas de emergencia: La mina cuenta con 4 salidas de emergencia que van en ascenso.
3.1.7. Perforación de desarrollo Para la perforación se utilizan las siguientes maquinarias
5 Perforadoras IT27
2 Compresores Kaeser M57 (instaladas al exterior de la mina)
3.1.8. Desarrollo horizontal
Malla de disparo: 2 x 2 [m2]
Perforadora neumática de embolo trabajando a 185 [cfm]
Barras: 2,4 [m] 1,8 [m] 1,2 [m]
Diámetro: 1 1/1 [pulg.] (Tiros de arranque y avance)
Explosivo: ANFO y Emultex CN (como iniciador de carga)
Tiros por frente :20
Largo de Perforacion: 1,8 [m]
Taco: 0,3 [m]
3.1.9. Maquinaria La maquinaria que posee la mina actualmente son:
2 Scoop Hechos para las dimensiones de la mina con capacidad de 1,53 [m3] y 1,15 [m3]
2 tractores transformados a las dimensiones de la mina con tolva con capacidad de 30 Ton.
Maquina Artesanal Dantruk: Camión de bajo perfil con caja de 4x4
Buzón: De elaboración propia con diámetro de descarga de 12"
3.2. ANTECEDENTES TÉCNICOS MINA EL PIMIENTO 3.2.1. Pertenencia Minera 3.2.2. Razón de ser o propósito de Mina El Pimiento Mina el pimiento es una mina en vías de expansión que explota minerales auríferos para su posterior venta a plantas de concentración, la explotación se dirige a obtener las mayores utilidades posibles para que la explotación sea económicamente rentable, nuestra idea es satisfacer las necesidades de nuestros clientes entregando un mineral de buena ley a nuestros compradores y con la menor cantidad de impureza posible, los valores que acotan nuestra venta van relacionadas a la cantidad de mineral que se puede extraer de la mina, y que existan las menores contingencias posibles en este proceso. Las posiciones futuras que deseamos lograr van netamente ligadas a nuestro proyecto de diseño de planta concentradora que este proceso le podría dar mayores beneficios a la explotación de nuestro mineral. El compromiso de todos es fundamental para lograr nuestro objetivo.
3.2.3. Aspectos identificatorios Mina El Pimiento 3.2.4. Productos 3.2.5. Venta 3.2.6. Capacidad de producción
3.3.PLANTAMIENTO ESTRATÉGICO DEL ESTUDIO
Determinar la adecuada combinación de recursos para afrontar la solución de un problema o necesidad obteniendo el máximo beneficio al menor costo y riesgo económico posible
Definir una correcta dirección en que se debe tomar la organización y el conjunto de transformación que se deben realizar al interior de ésta para alcanzar una posición exitosa dentro del mercado
Tener todas las herramientas para la correcta toma de decisiones, la acción, el cambio y el desarrollo institucional
Componentes para el análisis de la situación actual
Análisis del entorno: para determinar Oportunidades y amenazas que nos permitirá seguir un camino claro y sin tráfico para tener una segmentación del mercado y determinar para donde apuntaremos nuestro producto final, considerando una estructura competitiva y un concentrado de calidad
Análisis interno: Conocer nuestras fortalezas y debilidades para así generar una secuencia de trabajo óptimo que nos permita darle la cadena de valor agregado a lo que actualmente comercializa la mina.
El diagnóstico de la situación actual nos ayudara a identificar y describir el problema principal así como las relaciones causa-efecto que tal situación genera. Los antecedentes técnicos y económicos de la Mina el Pimiento serán nuestras referencias principales para la ejecución del diagnóstico, lo que buscamos en comprender y evaluar la actualidad de la mina en cuanto a su desarrollo,
considerando todas las labores que actualmente realiza para la explotación de los productos auríferos.
4. MARCO TEORICO 4.1.PLANTA CONCENTRADORA Una Planta Concentradora es una Unidad Metalurgica constituida por una serie de equipos y maquinas instaladas de acuerdo a un Lay Out o diagrama de flujo, donde la mena es alimentada y procesada hasta obtener uno o mas productor valiosos denominados concentrados y un producto no valioso denominado relave. En este proceso los minerales no sufren cambios químicos. Para el diseño de una planta concentradora se debe tener en cuenta el comportamiento de la mina frente al proceso de concentración (flotación por esumas, gravimétrica, magnetica etc), según dea la zona o profundidad de donde provienen y que debe estar ubicada lo mas cerca posible de la mina, esto conlleva a establecer una relación entre la zona de una veta y el proceso de concentración. Dentro de este proceso se debe considerar tres aspectos básicos que deben ir claramente detallado en nuestro diagrama de flujo:
Reduccion de Tamaño Separacion de las especies valiosas El manejo de materiales
UBICACIÓN DE INSTALACION DE UNA PLANTA CONCENTRADORA Para el diseño y ubicación de una planta de concentración de minerales se debe tener en cuenta
El comportamiento de la mena Capacidad de la planta concentradora Agua y energía disponible Terreno apropiado para el montaje Pendiente del terreno (20%) Distancia minima a la mina Area adecuada para la relavera Direccion y velocidad de los vientos Nivel de precipitación pluvial Sismicidad
4.2.LA MINERIA EN CHILE A PEQUEÑA ESCALA La Pequeña minería y minería artesanal chilena compone el sub-segmento más vulnerable de la actividad minera en el país, por consecuencia de la escaza mecanización e infraestructura, estándares de seguridad poco óptimos, capital reducido y un bajo nivel de capital humano empresarial y laboral. La Subsecretaria de minería, se hace cargo de este problema a través de una serie de actores e instrumentos, cuyo objetivo es el fomento de la Minería Artesanal, mediante financiamiento de sus proyectos, transferencia técnica y capacitaciones. Se entenderá por Pequeña Minería, a aquel sector de productores, actuales o potenciales, que por sí solos y mensualmente vendan o produzcan hasta 10.000 Toneladas mensuales de minerales, que cuentan con propiedad minera, propia o arrendada, con un mínimo de tres trabajadores y capacidad para el beneficio de las economías de escala. Reúne productores que explotan hasta 100.000 toneladas al año de mineral operando faenas de pequeño tamaño, pero con inversiones y proyectos importantes. La gestión técnica y administrativa es totalmente autónoma, y no presenta una organización empresarial debidamente estructurada, por lo cual no existe planificación y orden de las operaciones más allá del corto plazo En materia de ayuda para la pequeña minería, la Subsecretaria de Minería ha trabajo en realizar un sistema que reúna la acción de fomento a la minería artesanal realizada por el Ejecutivo en su conjunto, que permita a los productores regularizar sus explotaciones, fortalecer el negocio minero,
inclinarlo a superiores niveles y, finalmente incorporarse de manera competitiva y eficiente a la industria. El desarrollo de la Pequeña Minería y la Minería Artesanal, se encuentra presente en la agenda sectorial. La principal política en las que el Ministerio de Minería basa su efectuar corresponde a " Apoyar el desarrollo de la pequeña y mediana minería a través de políticas específicas de fomento y desarrollo de mercados"
4.3.LA MINERIA DEL ORO EN CHILE 4.4.LA MINERIA DEL COBRE EN CHILE La minería en Chile en los últimos 30 años ha crecido fuertemente gracias al metal rojo, el cobre, ya que es una de nuestras fuentes más importantes en la economía en nuestro país. Actualmente Chile cuenta con una producción anual del orden de 5.557.000 toneladas por año (35.8% de la producción mundial). Siendo el mayor productor y exportador de cobre en el mundo. Este avance del país para llegar a ser el principal productor mundial del metal rojo estuvo acompañado de una profunda transformación en la minería. Una de las más importantes manifestaciones, fue el cambio estructural que dio paso al masivo ingreso de capitales privados a esta industria, tanto de índole nacional como internacional.
4.5.PROCESO DE OBTENCION DEL ORO El mineral de oro es un elemento poco reactivo, que puede presentarse libre o asociado a otros minerales, en particular los sulfuros. Este mineral tan escaso y valioso consta de cuatro técnicas para su concentración y posterior
comercialización, que son las siguientes: tratamiento gravimétrico, Cianuración, Amalgamación y Flotación.
4.5.1. Método Gravimétrico. El método de concentración gravitacional se usa para tratar una amplia gama de materiales, que varían desde metales pesados y los no metálicos. Este tipo de procedimiento de concentración como es la separación gravitacional, ha perdido importancia debido a la incorporación de la flotación. Sin embargo ha tenido evolución a través del tiempo. Este proceso es importante en las menas de oro debido a su alto peso específico. Requiriendo un bajo nivel de energía y ningún o escaso consumo de algún reactivo, por lo tanto es el proceso de concentración más económico y amigable con el medio ambiente. La concentración gravitacional es, esencialmente, un procedimiento de separación mediante la diferencia de los pesos específicos de los minerales, ya que se realiza mediante diferencia de movimiento en respuesta a las acciones que se ejercen sobre estos, simultáneamente, la gravedad u otras fuerzas. Criterio de concentración. El criterio de concentración (CC), es originado por Taggart, aplicando la separación de dos minerales en agua, definido por la siguiente ecuación: CC = (Dh – Df) / (Dl – Df) Dónde: Dh = densidad del mineral pesado. Dl = densidad del mineral liviano.
Df = densidad del agua. Tabla: Significado del criterio de concentración (CC).
CC
Significado
> 2,5
Separación eficiente hasta 200 mallas
2,5 – 1,75
Separación eficiente hasta 100 mallas
1,75 – 1,50
1,50 – 1,20
Separación posible hasta 10 mallas, sin embargo es difícil Separación posible hasta 1/4”, sin embargo es difícil.
De acuerdo a algunos investigadores, el criterio de concentración puede ser muy útil si la forma de las partículas fuera considerada, en caso contrario, sorpresas desagradables en cuanto a la eficiencia del proceso se pueden verificar en la práctica. De cualquier modo, la tabla indica la dificultad de alcanzar una separación eficiente cuando se tratan fracciones inferiores a 200 mallas (74 micrones). Debe señalarse, que el criterio de concentración fue sugerido en base a equipamientos que operan bajo la fuerza de gravedad, por lo tanto, la introducción de la fuerza centrífuga amplía la posibilidad de una separación más eficiente con materiales finos y ultra finos. Métodos gravitacionales.
Separación por medios densos: las partículas se hunden en un fluido de densidad intermedia de manera que algunas partículas flotan y otras se hunden. Separación por corrientes verticales: se aprovechan las diferentes tipos de velocidades de sedimentación entre las partículas pesadas y livianas. Separación en corrientes longitudinales: se realiza mediante una capa delgada de agua, donde las partículas se mueven con distintas velocidades, en función de sus densidades.
Circuito de concentración gravitacional
4.5.2. Método de Cianuración. El método de cianuracion es el método más utilizado para la obtención del oro, pese a que está prohibido en algunos países por lo dañino para la naturaleza. Descubierto en el siglo pasado, el que ha evolucionado en el tiempo con mejoras en el procedimiento. Ecuación global de la cianuración: 4Au + 8NaCN + O2 = 4NaAu (CN)2 + 4NaOH La siguiente ecuación indica la presencia fundamental del oxígeno en la reacción química. La incorporación del cianuro es conducido en medio alcalino y pH entre 10 a 11.5 para evitar la formación del ácido cianhídrico (HCN), que se produce en un medio ácido y conduce no solo una pérdida de reactivos sino, sobre todo, a la emanación de un gas extremadamente toxico. El mineral ya triturado por anterior proceso de molienda es combinado con la solución de cianuro. El utilizado es cianuro de sodio, con consumos menores de 200 g/ton a 6Kg/ton en los casos más difíciles. El tiempo del cianuro expuesto al oro varía entre las 16 a 40 horas, dependiendo de la obtención que deseamos. Realizándose a una temperatura ambiente.
4.5.3. Método de Amalgamación Método de obtención de oro o plata, que se basa en la capacidad del mercurio (azogue) de amalgamarse (fusionarse) con alguno de los dos elementos, técnica utilizada en la extracción de oro a pequeña escala por su sencillez y bajo capital inicial. El mercurio atrapa el oro o la plata en una pulpa acuosa, conformando una sustancia de alta viscosidad de color blanco brilloso nombrada amalgama.
El oro para ser amalgamado debe estar en pleno contacto con el mercurio, por lo que este proceso no puede ser realizado hasta que las partículas de oro sean liberados de sulfuros, cuarzo, etc. La separación del oro del mercurio se realizara por proceso de calentamiento evaporando el mercurio. Etapas: Molido: se hace mediante el método de molinos hidráulicos, se pulveriza el mineral de oro extraído de la mina Incorporo: La mena se lleva a un gran espacio abierto, pavimentado donde se le añade agua, sal común y azogue hasta conseguir una pasta uniforme, hecho que se acelera andando encima de ella al mismo tiempo que se remueve. Lavado: El lavado de la torta se realiza en grandes recipientes con palas giratorias para separar la lama (tierra e impurezas) de la pella (mesa de azogue y oro), separa los elementos no metálicos de la amalgamación Filtración: La pella (producto semilíquido) es introducida en bolsas de lona para que por el líquido fluya la mayor cantidad de mercurio. Lo que queda es una masa sólida (piña) Refogado: (quema) de la amalgamación consiste en evaporar el mercurio mediante calor, quedando el oro en el residuo sólido. El oro no se evapora. Esta separación del mercurio debe realizarse utilizando una retorta, nunca en un depósito abierto, ni en medio del poblado. Fundición: El oro se funde para convertirla en barra y así ser comercializada.
4.5.4. Método de Flotación. Método basado en la interacción de las burbujas de aire y las partículas de solido presente en la pulpa. La eficiencia que tienen las burbujas para atrapar en forma selectiva las partículas de mineral y luego ascender cargadas hasta el rebalse, depende de múltiples fenómenos que ocurren en la pulpa. Principalmente diferencias en las propiedades físico-químico superficial de las partículas. Mediante el uso de reactivos estas diferencias se acentúan y permiten la captura preferente de algunas partículas, que son colectadas y transportadas por las burbujas de aire. Reactivos utilizados en el proceso de flotación 1) Colectores. Substancia orgánica cuyo anión o catión con una estructura integrada por una parte polar y otra apolar. 2) Activadores. Acondiciona la superficie del mineral para la adsorción del colector. Ejemplo Cu+2 (en la forma de CuS0 1 ) Es adecuado para flotar el mineral de esfalerita, ZnS. 3) Espumantes. Ayuda a la generación de las burbujas para atrapar las partículas sólidas. 4) Depresor. Inhibe la adsorción del colector en la superficie de aquellos minerales que no son valiosos.
4.6. PREPARACION MECANICA DE MINERALES Las operaciones mecánicas o preparación mecánica de minerales involucran las operaciones de reducción de tamaño o conminación, y la separación por tamaño y clasificación, encargadas de preparar la mena de mineral para un posterior proceso de extracción, separación y concentración.
Estas operaciones son necesarias debido a que los elementos que componen la corteza terrestre no se encuentran distribuidos en forma uniforme, sino que existen de forma de compuestos minerales, con composiciones más o menos fijas. Distribuciones irregulares, que generan concentraciones altas de algunos de estos minerales en algunas áreas, son formadas por procesos geológicos y por acción del clima, estas concentraciones puntuales dan origen a Plata, Oro y Mercurio, se encuentran nativos así como también en forma de Sulfuros, Carbonatos y Cloruros. Los metales más reactivos siempre están en forma de compuesto tal como los óxidos y sulfuros. Para poder explotar estos yacimientos es necesario realizar una serie de operaciones agrupadas en operaciones mineras, de procesamiento de minerales y metalurgia extractiva hasta llegar a obtener el material de pureza comercial. Esta
preparación de la mena por métodos físicos recibe el nombre de
procesamiento de minerales o mineralurgia, y son factores importantes en la preparación conocer la ley de la mena, la composición mineralógica, las asociaciones de las especies minerales, su diseminación en la ganga y, la presencia de otras especies de interés. De estas operaciones la reducción de tamaño desde el tamaño que es extraído en la mina, hasta el tamaño apto para el proceso posterior de concentración, es la que consume mayor cantidad de energía, y por lo tanto, involucra los mayores costos de inversión y de capital. En efecto para un concentrador típico de la minería metálica los costos de capital representan un 45% de la inversión total y 64% de los costos de operación. Los mayores insumos son la energía, del orden de 13 kWh/ton de mineral y el consumo de acero alrededor de 500 gr/ton de mineral molido. Por otro lado, las operaciones de concentraciones permiten separar físicamente los granos de los minerales valiosos de la ganga, para producir una porción
enriquecida, o concentrado, conteniendo la mayor parte de estas especies, y un descarte o cola, conteniendo predominantemente la ganga. Esta concentración o proceso de enriquecimiento de la especie de valor, reduce considerablemente el volumen del mineral que debe ser manejado por el metalurgista extractivo, tal que disminuye a cantidades económicas el consumo de energía y reactivos requeridos para producir el metal puro. Para ello se debe lograr un grado de liberación, de la especie útil de la ganga, que permita aprovechar, en el proceso de concentración, alguna diferencia entre las propiedades químicas y o físicas del mineral valioso y la ganga, estableciéndose de este modo una relación entre el grado de liberación y la reducción de tamaño. Un alto grado de liberación se logra con una reducción de tamaño alta, pero ello lleva consigo un mayor consumo de energía y problemas asociados al manejo de partículas extremadamente finas, debido a lo cual siempre existe un grado de molienda técnico económico apto para cada mineral.
4.6.1. Costos asociados a la preparación mecánica de minerales En la mayoría de los casos, la energía consumida en la fundición o lixiviación directa de menas de baja ley sería tan enorme que haría prohibitivo su explotación, por lo que se requiere de la aplicación de los métodos de procesamiento de minerales que permitan reducir los consumos energéticos por un lado y de sus reactivos por otro. Sin embargo, la energía que se consume en los procesamiento de minerales puede ser una proporción considerable de la energía total necesaria para producir el metal primario, especialmente si la mena es de baja ley. Para una mena típica de oro conteniendo alrededor de ____ metal la energía total necesaria para producir el metal primario es aproximadamente _____ por
toneladas de metal. Casi un tercio de este requerimiento de energía total es consumida en el molino.
4.6.2. Eficiencia en las operaciones de preparación mecánica de minerales. 4.6.2.1. Liberación Uno de los principales objetivos de la conminación es permitir la liberación o desprendimiento de los minerales valiosos para separarlos de los minerales de ganga asociados en el tamaño de partículas más grueso posible. Si se logra dicho propósito, entonces no solamente se ahorra energía por la reducción de la cantidad de finos que se produce, sino que cualquier etapa de separación subsecuente se facilita, resultando más económica la operación. Si se requieren productos solidos de alta ley, entonces es indispensable una buena liberación. En la práctica rara vez se logra una liberación completa, aun si la mena se muele hasta obtener el tamaño de grano de las partículas del mineral deseado. Puede darse que existan partículas de mineral atrapadas por la ganga: mixtos o middlings. El grado de liberación se refiere al porcentaje de mineral que existe como partículas libres en la mena en relación al contenido total. (imagen de liberación)
4.6.2.2. Concentración El objetivo del procesamiento de minerales sin considerar los métodos usados, siempre es el mismo, o sea, separar los minerales en dos o más productos con los minerales valiosos en los concentrados, la ganga en las colas y las partículas mixtas en los middlings. Por su puesto tales operaciones nunca son perfectas, asique gran parte de los middlings producidos son de hecho,
partículas fuera de lugar, es decir, partículas que idealmente se debieron incorporar al concentrado y las colas. Muchas veces este es particularmente serio cuando se trata de partículas ultrafinas, donde la eficiencia de la separación generalmente es baja. En tales casos, las partículas finas de minal valioso libre frecuentemente se concentran en los middling y las colas. Algunos índices utilizados en la evaluación de un proceso de concentración son los siguientes: Recuperación Metalúrgica: Se refiere al porcentaje de metal total contenido en la mena que se recupera en el concentrado. R = ( )
Recuperación en peso: Razón del peso del concentrado al peso de alimentación. Rp = ()*100 Razón de concentración: es la relación del peso de la alimentación al peso de los concentrados. Rc = ( )
Razón de enriquecimiento: es la relación del grado del concentrado al grado de las cabezas y además está relacionada con la eficiencia del proceso. Re = ( ) Dónde: A = Flujo de solido seco de alimentación. C = Flujo de solido seco del concentrado. T = Flujo de solido seco de relave o cola. a, c, t = ley de especie útil en alimentación, concentrado y cola respectivamente.
4.6.3. Manejo de materiales. El almacenamiento y trasporte de materiales son esenciales para el correcto funcionamiento de una planta de beneficios puesto que ellos influyen en la operación y en los costos de capital de la planta. Después de seleccionar el proceso y sistemas anexos para el tratamiento del mineral, se debe establecer el diagrama de flujos, o flowsheet , el que debe indicar: la capacidad de la planta, en toneladas secas de mineral por hora, humedad y porcentaje de solidos cuando correspondan, para determinar los flujos líquidos en el proceso, gravedad específica y densidad aparente, cuando corresponda, de las materias primas y productos intermedios como terminales. Para determinar el tratamiento diario de la planta conociendo las reservas y la vida útil de la mina tendremos: ( )= toneladas extraidas al año
Por lo tanto, consideraremos: ( )= ton días
Para que exista una continuidad y eficiencia en el proceso es necesario que cada operación unitaria este conectada por maquinas o dispositivos tanto de almacenamiento como de transporte, constituyendo asi operaciones unitarias conexas o auxiliares, cuya función es la de manipular y controlar el tonelaje de mineral a tratarse. Estas operaciones unitarias auxiliares son generalmente las siguientes MANEJO DE SOLIDOS EN SECO
Almacenamiento Transporte Control de peso
Alimentadores
MANEJO DE SOLIDOS EN HUMEDO
Transporte de pulpas por tuberías Transporte de pulpas por canaleta Transporte de pulpa por canales Disposicion de relaves
ALMACENAMIENTO DE MINERALES Es importante tener en consideración un lugar donde podamos almacenar nuestro mineral, para poder alimentar la planta de la forma más adecuada posible, para cada operación unitaria existe un almacenamiento determinado
4.6.4.
Para material grueso y gran tonelaje se requiere un Stockpile o pila de almacenamiento Para material grueso y pequeño tonelaje utilizaremos Tolva de gruesos Para gran y pequeño tenelaje de material fino, se utilizara Tolvas de finos y silos para concentrados