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Fundada en 1962

SOC

IEDA

D GEOLOGICA DE CH

ILE

la serena octubre 2015

Características y efectos geo-minero-metalúrgicos del material de sobrecarga del sector productivo Reservas Norte. División El Teniente, Codelco-Chile. María Olivia Mejías*1, Eduardo Diez1 y Manuel Salazar1 1 Geología de Producción, Superintendencia Gestión Producción, GRMD, División El Teniente, Codelco-Chile. * email: mmejias@codelco.cl Resumen. El material de sobrecarga de Reservas Norte, sector productivo de la mina subterránea El Teniente, se caracteriza por presentar un alto grado de oxidación, cantidad importante de sulfuros secundarios de Cu-Fe, y presencia de filosilicatos en la fracción arcilla, factores que conllevan a efectos desfavorables para la recuperación de Cu con valores menores a 90%, rango crítico para el circuito SAG de la División. Otras características como el dominio de la fracción granulométrica operacional menor a 25 cm y su relación directa con la entrada de humedad provocan estados de alerta al ser un material con potencial de generar eventos acuosos no deseados, tema relevante por el abandono de puntos de extracción lo que puede conllevar a pérdidas de reservas. Palabras Claves: minería subterránea, punto de

extracción, material de sobrecarga, mineralogía, recuperación de Cu, humedad y granulometría.

1 Introducción Reservas Norte, sector productivo de la mina subterránea de División El Teniente (Codelco-Chile) es explotado por el método de Panel Caving, y corresponde actualmente al sector con mayor aporte mineral con una producción aproximada de 40.000 tpd y leyes de 1,29% CuT y 0,020% MoT. En este tipo de explotación el ingreso del material de sobrecarga1 en los puntos de extracción2 es un hecho ineludible, y por lo tanto la trazabilidad de su evolución es sin duda importante para una planificación con extracción controlada. Este estudio da a conocer el efecto del material de sobrecarga en el proceso de flotación del circuito SAG y su efecto en la operación minera. 2 Metodología La metodología consiste en capturar mensualmente información directa desde los puntos de extracción, como la cantidad porcentual del material de sobrecarga, litología, 5 fracciones granulométricas operacionales y humedades

1 Todo material que se encuentra sobre la columna de roca in-situ. Se

considera el material de cavidad, sectores productivos abandonados y/o

material alóctono. 2 Punto de extracción es la unidad básica de explotación por el cual se

extrae el mineral.

cualitativas (0=seco, 1=humedad incipiente, 2= húmedo, 3= barro incipiente y 4= barro). Esto permite trazar la evolución del vector de avance horizontal de los distintos parámetros evaluados, ya que durante la vida extractiva de un punto de extracción este registra diferentes características en el tiempo (Setyadi et al., 2012). Un trabajo complementario e implementado en el año 2013 consiste en agrupar puntos de extracción que presenten características geológicas, químicas y metalúrgicas similares, denominadas “zonas de calidad mineral”. Mejías et al. (2014) proponen una metodología de trabajo que incluye descripciones macroscópicas mensuales a muestras tomadas de puntos de extracción, con el fin de capturar información geológica más detallada como tipos litológicos, cantidad total de sulfuros Cu-Fe (%), porcentajes base sulfuro de calcopirita, pirita y bornita, y presencia de algunos minerales de interés como molibdenita, sulfuros secundarios de Cu-Fe, etc. Además, cada 4 meses se realizan ensayos metalúrgicos, ensayos químicos y calcografías a cada zona. El ensayo metalúrgico consiste en pruebas de flotación rougher global en medio alcalino en donde se obtienen recuperaciones y leyes de concentrado para Cu, Fe y Mo; análisis químicos de CuT, MoT, Fe, CuNS (Cu no flotable) y MoOX (Mo no flotable); y cálculos de factor3 K de Cu y Mo. Los puntos de extracción que presentan sobre el 20% de material de sobrecarga son agrupados dentro de la zona de calidad mineral MD (Muy Desfavorable). Las zonas D (Desfavorable), E (Estándar) y F (Favorable) pueden presentar cantidades menores de material de sobrecarga y sus diferencias radican en el dominio del sulfuro Cu-Fe. Sepúlveda (2015) realiza, en puntos de extracción de distintos sectores productivos, un estudio sobre la caracterización del material sólido con potencial de generar barro. En el cual se realizaron ensayos de plasticidad, granulometría láser, y difracción de rayos X en roca total y en fracción arcilla, lo que permite un mayor conocimiento, en particular, de la composición mineralógica del material de sobrecarga de Reservas Norte.

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ST 7 GEOMETALURGIA

3 Resultados El material de sobrecarga del sector Reservas Nortes se compone de rocas volcánicas (tobas), rocas del Complejo Máfico El Teniente y del Complejo Brecha Braden, rocas no diferenciadas y monominerales; los cuales presentan una alta oxidación en tonalidades ocre (Figura 1A). En general los granos se observan subredondeados (Figura 1B), lo que representa evidencias de transporte. Las granulometrías dominantes de este material son grava fina y arena, con cantidades menores de tamaño limo y arcilla (la fracción limo es mayor a la fracción arcilla (Sepúlveda, 2015)).

Figura 1. A. Puntos de extracción con dominio de material de sobrecarga. B. Condición in-situ del material de sobrecarga en un punto de extracción. Las calcografías (Figura 2) muestran cantidades importantes de sulfuros secundarios de cobre como digenita, covelina y calcosina con un promedio total de 38%; calcopirita y pirita presentan cantidades similares (26% y 27% respectivamente); 6% corresponde a bornita; 2% a molibdenita y menor a 1% son especies como tetrahedrita-tenantita y esfalerita.

Figura 2. Análisis mineralógico (calcografía) cada 4 meses.

A pesar de observar tendencias entre las proporciones de sulfuros Cu-Fe, se manifiesta una mayor presencia de bornita entre Mayo-Diciembre del 2014. Esto se puede explicar porque el material de sobrecarga presenta un avance preferencial hacia el Sur y Oeste del sector productivo (Figura 4), lo que evidencia que dentro de un mismo sector pueden existir variaciones de la composición del material, ya sea por la composición intrínseca de este o por su interacción con la roca in-situ.

Las texturas observadas son de reemplazo de minerales hipógenos (calcopirita y bornita) por minerales supérgenos (digenita, calcosina y covelina). Las texturas son de tipo corona (Figura 3A y 3B), pseudomorfos y ensanchamiento en fracturas. Estos tipos de textura de reemplazo y la presencia de los sulfuros secundarios de Cu-Fe, principalmente covelina, son ejemplos típicos del material de sobrecarga.

Figura 3. A. Calcopirita (Cpy) con corona de digenita-calcosina-covelina (Dg-Cc-Cv). B. Bornita (Bn) con corona de digenita-calcosina-covelina. En ambas imágenes se observa también algunas fracturas ensanchadas por digenita-calcosina-covelina. Las recuperaciones de Cu (%) y las leyes de concentrado de Cu (%) del material de sobrecarga de Reservas Norte versus toda roca primaria presenta valores inferiores (Tabla 1 y Tabla 2), debido principalmente al alto grado de oxidación, cantidad importante de sulfuros secundarios de Cu-Fe en la fracción fina, presencia de filosilicatos en la fracción arcilla (principalmente dupla clorita-caolinita y micas, y en menor medida esmectita (Sepúlveda, 2015)). Los valores de factor K de Cu son superiores en el material de sobrecarga que en la roca primaria (Tabla 1 y Tabla 2), no por la presencia de oxidados de Cu, como lo evidencian los estudios calcográficos, sino por la presencia de especies de sulfuros Cu-Fe en fracciones finas (probablemente fracción limo o menor).

Rec. Cu (%)

Ley Conc. Cu (%)

Factor K Cu

may./ago. 14 83,74 7,58 21,78 sep./dic. 14 86,20 4,38 5,44 ene./abr. 15 74,70 5,03 22,46

Tabla 1. Los valores corresponden a ensayos realizados en la zona de calidad mineral MD de Reservas Norte (predominio de material de sobrecarga), para 3 periodos entre Mayo del 2014 y Abril del 2015.

Rec. Cu (%)

Ley Conc. Cu (%)

Factor K Cu

may./ago. 14 93,52 13,55 1,42 sep./dic. 14 95,93 6,48 1,40 ene./abr. 15 92,87 8,35 2,14

Tabla 2. Los valores corresponden a un promedio de las zonas de calidad mineral D, E y F de Reservas Norte (predominio de roca primaria), para 3 periodos entre Mayo del 2014 y Abril del 2015.

A B

A B

Bn

Cpy Dg-Cc-Cv

Dg-Cc-Cv

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AT 2 geología económica y recursos naturales

El estudio de Sepúlveda (2015) refleja que la plasticidad de este material en relación al resto de los sectores productivos varía de media a baja, siendo las muestras más plásticas aquellas que contienen esmectita. La mineralogía de la fracción arcilla se caracteriza por contener esmectita en pocas muestras, mientras que la presencia de molibdenita destaca como fase mayoritaria. La mineralogía dominante de la roca total corresponde a cuarzo, plagioclasa, y moscovita. La fracción granulométrica operacional fina (< 25 cm) aumenta progresivamente en los puntos de extracción llegando a valores de 90% entre los 160 y 200 m de altura extraída. La entrada de material de sobrecarga se produce entre el 30% y el 100% de extracción de la columna de roca primaria, este material puede ser transportado verticalmente o desde puntos próximos por contaminación lateral. El porcentaje de sobrecarga en el punto de extracción aumenta de manera constante e irreversible (casos de involución son muy puntuales), este material por lo general se encuentra húmedo, por lo que la evolución de humedad se relaciona directamente con el porcentaje de sobrecarga y también con el aumento de la granulometría operacional fina, donde la mezcla de estas 3 variables presenta niveles críticos capaces de gatillar eventos acuosos no deseados en los sectores productivos, por lo que es necesario tomar medidas de cierre de los puntos de extracción como principal control, lo que puede conllevar a pérdidas de reservas. Los vectores de avance horizontales (Figura 4) del material de sobrecarga, entre lo observado en Junio del 2014 y en Junio del 2015, presenta una dirección preferencial hacia el Sur y Oeste del sector productivo; simultáneo al avance y distribución de la humedad y de la zona calidad mineral Muy Desfavorable (MD). 4 Conclusiones y discusiones El material de sobrecarga presenta un comportamiento desfavorable para la flotación del circuito SAG, debido a características particulares como el alto grado de oxidación, cantidad importante de sulfuros secundarios de Cu-Fe en la fracción fina (probablemente fracción limo o menor), además de la presencia de filosilicatos en la fracción arcilla. Asimismo, presenta un comportamiento desfavorable para la operación minera por la relación directa con el aumento de la granulometría operacional fina y aumento de la humedad, donde la interacción de estas variables puede generar eventos acuosos no deseados en los sectores productivos. Además, las fracciones limo-arcilla húmedas provocan obstrucciones en los piques de traspaso de mineral, disminución del llenado de balde de los equipos LHD o en las tolvas de los camiones de

transporte. Los altos valores de factor K de Cu y factor K de Mo no se deben a especies oxidadas de Cu y Mo, sino a un efecto de tamaño fino (probablemente fracción limo o menor) de sulfuros Cu-Fe y molibdenita respectivamente. Este estudio comprueba que la metodología aplicada para capturar información histórica de un punto de extracción debe ser sistemática en el tiempo. De esta forma es factible realizar el seguimiento de las variaciones geológicas del mineral. Se plantea la inquietud si la alta concentración como fase mayoritaria de molibdenita en la fracción arcilla podría o no generar un impacto en el proceso de flotación, debido al hábito hojoso de este mineral, al mantenerse en suspensión afectando la espuma que concentra las menas de interés. Las características del material de sobrecarga pueden variar dentro del mismo sector productivo y también tener diferencias entre sectores productivos. Esto permite afirmar que el material de sobrecarga no es un material homogéneo. Agradecimientos Agradecemos a nuestros analistas por brindarnos siempre su apoyo en todo proceso requerido, y por brindarnos sistemáticamente información relevante del mineral a extraer de los sectores productivos. Referencias Mejías, M.O., Salazar, M., and Diez, E. 2014. Geological

characterization of drawpoints in the El Teniente mine: An improvement tool for short-term mine-plant planning. In 2nd International Seminar on Geometallurgy (GEOMET). Chile.

Sepúlveda, M.P. 2015. Caracterización mineralógica y

granulométrica del material con potencial de formar “barro” en los sectores productivos de mina El Teniente. Memoria de Título (en proceso), Universidad de Concepción, Departamento de Geología: 118 p. Chile.

Setyadi, H., Widodo, L., Sitono, H., and Soebari, L. 2012.

Underground geological database management system for mapping process improvement, case study of deep ore zone (DOZ) mine, PT Freeport Indonesia. In International Symposium on Earth Science and Technology (CINEST). Japan.

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Figura 4. A. Distribución porcentual del material de sobrecarga observado en Junio del 2014. B. Distribución porcentual del material de sobrecarga observado en Junio del 2015. C. Distribución de las zonas de calidad mineral observada en Junio del 2014. D. Distribución de las zonas de calidad mineral observada en Junio del 2015. E. Distribución de la humedad observada en Junio del 2014. F. Distribución de la humedad observada en Junio del 2015.

A B

C D

E F