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PROPUESTA PARA EL DISEÑO Y MONTAJE DE UNA PLANTA DE BENEFICIO DE ROCAFOSFÓRICA EN EL DEPARTAMENTO DE BOYACÁ – COLOMBIA

Ingeniero en Metalurgia MARCO ANTONIO MONROYIngeniero en Metalurgia HERNÁN NEIRA MORA

Tunja, Diciembre 2012



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INTRODUCCIÓN______________________________________________________________________

Los fosfatos representan uno de los reglones de mayor dinamismo en al ámbito mundial,son especialmente importantes los extraídos de la península de Kara en la Unión Soviéticay los de la península de la Florida en los Estados Unidos; a escala regional se destacan losde Perú y Venezuela.Debido a la explotación intensiva realizada en estos yacimientos, los fosfatos de altotenor, mayor de 40 % en estos momentos son muy escasos, por lo cual desde tiempo atrásse han empleado diversos tratamientos para realizar una concentración efectiva. Dichostratamientos son de concentración entre los que se encuentran: el lavado simple, laaglomeración, la flotación, etc.En Colombia, dichos procesos de concentración si bien es cierto se conocen desde hacetiempo, no se emplean industrialmente, por lo que el estado de nuestra industria deminerales y especialmente de la de fosfatos es francamente incipiente y atrasada respectoal concierto mundial y aún latinoamericano. Es pues por lo anterior que nos conformamoscon seguir siendo suministradores de materias primas sin llegar a obtener algún valoragregado a nuestros recursos.Emprender un trabajo de orden investigativo y luego poder llevarlo a la práctica involucramuchos ámbitos entre los que se pueden definir los del orden gubernamental junto con laempresa privada, institutos de desarrollo tecnológico, etc.; sin embargo es muy difícillograr esta coherencia en nuestro país, y menos aún en nuestro Departamento.Creemos que llevando a cabo este proyecto, además del desarrollo profesional nuestro,contribuiremos en alguna medida al desarrollo regional y nacional, fomentando el espíritupor la investigación sobre estos temas; generando empleo, mano de obra calificada yfuente de ingresos.



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DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA

El departamento de Boyacá, es una región con grandes recursos naturales, los cuales en sugran mayoría permanecen inexplotados, o aún mejor no se conoce su valor industrial,entre estos podemos citar: las arcillas, carbones, hierro, cobre, manganeso, diatomitas,roca fosfórica, caolines, arenas (sílice), zinc, plomo, puzolanas, yeso entre otros.Como se mencionó anteriormente se tienen recursos naturales; pero esto por sí solo nogarantiza que Boyacá sea un departamento rico; al contrario es uno de los más pobres deColombia.Las reservas de roca fosfórica en el departamento de Boyacá, según estudio de laSecretaría de Minas y Energía de Boyacá, están en el orden de 84.2 millones de toneladas.Se encuentran reservas en los municipios de Pesca, Iza, Firavitoba, Sogamoso, Cuitiva,Pisba, Soatá, Oicatá, Tunja, Samacá, Ventaquemada, Turmequé, Tota, Nuevo Colón,Soracá, Boyacá, Ramiriquí, etc. Según los consultores ZELLARS – WILLIAMS – ING, lasreservas posibles en el sinclinal de Tunja, están en el orden de 39 millones de toneladas,con un tenor de P2O5 del 18 al 27 %.Siendo Boyacá exportador de materias primas que generan un relativo rendimientoeconómico, es factible que al impulsar el desarrollo de estudios técnicos y económicosque redunden en un mejor aprovechamiento de la roca fosfórica, para así generar un valoragregado al material.



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JUSTIFICACIÓN

JUSTIFICACIÓN TÉCNICA.La práctica de beneficio de roca fosfórica, ha venido siendo empleada desde hace cerca de55 años, con excelentes resultados en el trabajo de menas pobres asociadasespecialmente con cuarzo, caliza, arcillas y otras.Los trabajos realizados con éxito en otros yacimientos, permiten realizar unaconcentración adecuada y técnicamente factible en el departamento de Boyacá.El grado de concentración que partiría de un 15 a 20 % de P2O5, bien podría llegar al 60 %con el diseño y montaje de la plante de beneficio de roca fosfórica, con máquinas,reactivos y un tratamiento adecuado.

JUSTIFICACIÓN ECONÓMICA.Como materia prima, una tonelada de roca fosfórica cruda puede valer en boca de minacerca de $ 100.000,oo; en costos de transporte a Bogotá se le incrementaría $ 50.000,oo,es decir la tonelada al final costaría $ 150.000,oo, con una concentración entre 15 a 20 %de P2O5, es decir , un kilogramo de P2O5 valdría cerca de $ 150,oo como costo inicial.La tonelada de concentrado valdría: de tres toneladas de roca saldría una concentrada, $300.000 costo materia prima, costo transporte a Bogotá $ 50.000, llevando cerca de 600Kg de P2O5, es decir, al 60 %, entonces el costo por kilogramo sería $ 350,oo. Como sepuede deducir el costo de transporte por kilogramo disminuiría entre el 20 al 30 %.

JUSTIFICACIÓN SOCIAL.La construcción de una planta de estas características daría una nueva visión social ycultural al departamento de Boyacá y específicamente a la región en donde esta seconstruya. Se generarían muchos empleos tanto en forma directa como indirecta, serealizaría un mejor aprovechamiento de los recursos, incrementando un valor agregado,disminuyendo el impacto ambiental por una explotación dirigida técnicamente.

OBJETIVOS



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OBJETIVOS GENERALDiseñar, montar y optimizar una planta para beneficio de la roca fosfórica presente en eldepartamento de Boyacá.

OBJETIVOS ESPECIFICOS Realizar un estudio geológico que permita cuantificar acertadamente las reservas

de roca fosfórica presentes en el departamento de Boyacá. Realizar estudios de flotabilidad de minerales, para realizar un beneficio óptimo del

yacimiento. Diseñar Planta de Beneficio para Roca Fosfórica, empleando como método la

flotación de minerales. Realizar el montaje, puesta en marcha y optimización de dicha planta.

METODOLOGÍA

El diseño, montaje y optimización de la planta para beneficio de la roca fosfórica presenteen el departamento de Boyacá, se llevará a cabo por medio de cuatro fases deinvestigación, descritas a continuación:

Fase 1. Estudio Geológico. En esta parte del proyecto se realizará el análisis de laextensión, tenor, y cantidad de mineral que existe en el yacimiento, para determinar eltiempo o vida útil de la explotación, así como conocer algunas característicasmineralógicas del material.Desde aquí se puede proceder a determinar la forma más eficaz de beneficio y losvolúmenes diarios de explotación.Fase 2. Estudio de Flotabilidad. Con el estudio de Flotabilidad, se determinará bajo quéparámetros se realizará el beneficio vía flotación de minerales (granulometría, pH,reactivos, diseños de flujos, etc.); así mismo se verificará la eficiencia del proceso y susposibles fallas.Fase 3. Diseño y Montaje de la Planta de Beneficio. Con los estudios realizados y losresultados obtenidos en las pruebas de flotación, se procede a calcular la planta debeneficio, teniendo en cuenta las cantidades de explotación diaria y la vida útil delyacimiento.La planta se calculará para un tonelaje que pueda cubrir el trabajo minero, tanto dedesarrollo como de explotación. Una vez hechos los cálculos de planta, se procederá al



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montaje de planta teniendo en cuenta que es necesario conseguir insumos y materialesque no se fabrican en el país.Fase 4. Puesta en marcha y optimización de la planta de beneficio. En esta fase, luegodel montaje, se procede al arranque de la planta, pero inevitablemente sucederánproblemas de diversos tipos, los cuales hay que ajustar y solucionar, este periodo seconoce como optimización y estandarización.

RECURSOS Humanos. Los recursos humanos que se emplearán en las primeras fases del

proyecto, serán personas ampliamente capacitadas y con gran experiencia en estaslabores.

En las últimas fases del proyecto, el personal será debidamente entrenado y capacitadopara que preste un buen servicio. Económicos. Los recursos económicos del proyecto serán conseguidos de

inversionistas, estos pueden provenir de préstamos de entidades nacionales einternacionales, recursos propios, empresas de economía mixta, ONGs, etc.

Físicos. Se requiere de un laboratorio para realizar ensayos, área física de laplanta, infraestructura básica, suficiente agua, energía eléctrica, entre otros.

MARCO TEÓRICO

La flotación es un proceso metalúrgico, el cual se realiza en unos reactores llamadosceldas, teniendo en cuenta el diseño: entre ellas se tiene las de tipo Denver, Fagergeen,etc. En estos reactores se introduce la pasta de roca fosfórica previamente acondicionadacon químicos especiales llamados promotores, acondicionadores y espumantes. Una vezallí la máquina se encarga de separar los géneros o componentes.

El material debe entrar a las celdas estando triturado y molido, mezclado con agua paraformar una pasta.

En las plantas de beneficio que existen en la actualidad, la eficiencia de los procesos llegaa ser de cerca del 70% de recuperación. Los procesos a nivel de laboratorio distan de losprocesos industriales propiamente, debido al volumen de mineral a trabajar, pero larecuperación en planta industrial no debe ser inferior al 50 %, por lo cual la rentabilidadde la inversión estaría asegurada.



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Diagrama de flujo explicativo

El esquema de trabajo básico es: entra el mineral grueso a la trituradora primaria, allí sehace una primera trituración, luego se le agrega agua para formar una pasta, la cual esllevada a un molino, de este sale para las celdas de flotación en un primer procesoconocido como Rouger; la siguiente etapa de flotación es el Cleaner, saliendo yaconcentrado y colas que son desechadas.

En cuanto a lo que tiene que ver con la puesta en marcha de una planta de trabajo semi-industrial se podría decir que: el paso de pruebas de laboratorio a planta requiere unaevaluación técnico económica pormenorizada, es necesario realizar un estudiosubsiguiente de optimización del proceso, para de este modo elevar el grado derecuperación y por ende la eficiencia de la planta.

Para una planta pequeña, es decir de unas 50 toneladas / día, se debe contar con un áreade 500 m² con el fin de instalar el equipamiento; el cual consta en términos generales de:Trituradora Primaria, Trituradora Secundaria, Criba, Molinos de Bolas, Clasificador (deespiral o hidrociclón), Remoledor (en caso de ser necesario), Celdas de Flotación, Secadorde cualquier tipo, Tolvas, además de Sistemas de Transporte de Minerales (bandastransportadoras, elevadores de cangilones u otro medio).Además de todo lo anterior se requiere de un suministro adecuado de reactivos(acondicionadores, promotores, espumantes, floculantes, así como reactivos de análisisde laboratorio), elementos de laboratorio como pipetas, buretas, balanzas, etc.

COSTOS



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Para realizar un ejercicio sencillo, para una planta pequeña de cerca de 50 ton/día deconcentrado, se requeriría una inversión aproximada de 600 millones de pesos, en todoslos elementos de planta, sin tener en cuenta los reactivos y la material de laboratorio.

Un estudio de flotación, para un material determinado, con su correspondienteoptimización valdría aproximadamente 25 millones de pesos incluidos los análisisquímicos correspondientes. Este estudio se realizaría en seis meses y las posibilidades deéxito son aproximadamente del 95 %.

Los costos del montaje de dicha planta estarían alrededor de 40 millones de pesos y serealizaría en tres meses aproximadamente, dependiendo de la disposición de materiales,personal, etc.

La Planta de Flotación para las mismas 50 ton/día, valdría alrededor de 60 millones depesos, fabricada bajo especificaciones técnicas, usando normas internacionales, esto sinincluir el estudio de flotación, porque como se ha mencionado anteriormente varía segúnel mineral a tratar, el sitio en el cual se va a instalar la planta, el agua que se va a utilizar,los reactivos e insumos a usar en el proceso y el tipo de celda elegida. Los costos deequipamiento, responden a cotizaciones nacionales e internacionales, siendo elegida laque garantice mayor vida útil, menor costo y disponibilidad de piezas de recambio.

TIEMPOPara el diseño y montaje de una planta de beneficio de roca fosfórica en el Departamentode Boyacá – Colombia, se estima un tiempo aproximado de seis meses.

BENEFICIO

Llevando a cabo este proyecto, contribuiremos al desarrollo regional y nacional con elaprovechamiento de la roca fosfórica: culturalmente se contribuye a fomentar elespíritu por la investigación sobre estos temas: se generarán beneficios sociales comocalificación de mano de obra, fuente de ingresos y empleo.

CMI - MAM-HNM.



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IV CONGRESO INTERNACIONAL COLOMBIANO DE PROYECTOS MINEROS EINDUSTRIALES…2, 3, 4 agosto 2012TUNJA – BOYACÁ – COLOMBIA.www.congresomineroindustrial.com

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