ESTRATEGIA DESARROLLO DE
PROYECTOS EN BASE A
CONCEPTOS METALURGICOS
Autor: Andres Regueza
GRAN CANTIDAD DE
RESERVAS MINERAS
DESARROLLAR TECNOLOGIAS
ADECUADAS PARA SU
TRATAMIENTO
PROYECTOS MINEROS : ESTADO DEL ARTE
Más Recursos que Tecnología
CHUQUICAMATA
RADOMIRO TOMIC
MINA SUR
CALAMA
TOKI 350 0,42%
GENOVEVA 150 0,43%
ATAHUALPA 60 0,40%
IRMA 30 0,30%
OPACHE 167 0,57%
MM 31 0,32%
TOTAL 788 0,44%
REC. OXIDADOS
[MTM]
LEY MEDIA
[CuT] PROYECTO
MM-CENTRAL
MM-NORTE
MM-SUR TOKI
OPACHE
GENOVEVA
IRMA
ATAHUALPA
EL PROYECTO: DESDE SUS INICIOS…
PROYECTO MINEROMETALURGICO
ANALISIS TÉCNICO – ECONÓMICO
ANALISIS AMBIENTAL (Energía – Agua)
ANALISIS SEGURIDAD TECNOLOGIAS Y RECURSOS
ESPECIE VALOR Y SUBPRODUCTOS (CREACIÓN DE VALOR)
MERCADO
Ecuación de Hosking
R = Millones de toneladas de reservas
T = Período de Operación Planta (años)
2,01R25,6T 4
Dimensionamiento del Proyecto
Operatividad Proyectos en Función de Reservas
(Hosking)
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
30,0
35,0
50 100 160 220 300
Reservas (Mt)
T (
añ
os
)
RECURSOS Y RESERVAS
Recursos: Dios
Reservas: Hombre
Recursos > Reservas
Recursos
Es un tonelaje o volumen de roca mineralizada u otro material de interés económico intrínseco, cuyas leyes, límites y otras características apropiadas se conocen con cierto grado de certeza y que es candidato para una extracción económica.
La cantidad, ley, características geológicas y continuidad de un recurso mineral se conocen o se estiman, o se interpretan de datos geológicos específicos y del conocimiento del depósito.
Los recursos minerales se subdividen, de acuerdo a su creciente confianza geológica en categorías de Inferidos, Indicados y Medidos. Las porciones de un depósito que no son candidatos para una eventual extracción económica no deben incluirse en un recurso mineral (Ej. Rocas mineralizadas con leyes inferiores a la ley de corte)
Reservas
Volumen y ley de un recurso mineral en el que se han efectuado estudios técnicos y económicos (muestreo sistemático, sondajes, evaluación económica) para demostrar que este cuerpo de mineral puede justificar extracción minera rentable en el momento de la determinación y bajo condiciones económicas específicas.
La planificación de operaciones mineras requiere que las reservas de mineral estén definidas garantizando que su extracción sea con beneficio económico.
El volumen y ley de las Reservas Minerales permiten establecer la vida del yacimiento y determinar el respectivo flujo de caja para su evaluación económica.
Normalmente: Reservas Mineras < Recursos Geológicos
DEFINICIÓN DE PROCESOS
CuT = CuSOL + CuINSOL
Cu Soluble, ¿en qué? ¿Bajo qué condiciones?
Cu Insoluble, a qué corresponde?
Cu Sulfurado?
Cu Refractario?
D Cu Flotable?
D Cu lixiviable?
RAZÓN DE SOLUBILIDAD
CuT
CuR Sol
S
Análisis de Casos:
RCu > RS
RCu = RS
RCu < RS
LIXIVIABILIDAD DE MINERALES SULFURADOS DE COBRE (DIFS. MEDIOS)
ESPECIE
MINERALCOMPOSICION GRANULOMETRIA MEDIO LIXIV. % R Cu TIEMPO T ºC
SULF. SECUNDARIOS
CALCOSITA CU2S
-150m
-100+200m
-100+200m
-100+200m
-100+200m
-100m
-100m
1 – 5% H+
H+ / Fe III
H+ / Fe III
H+ / Fe III
H+ / Fe III
0.1% NaCN
0.1% NaCN
3
50
100
50
95
90.2
100.0
1h
24h
21d
8d
8d
24h
24h
Amb.
35ºC
35ºC
23ºC
50ºC
23ºC
45ºC
COVELITA CuS-150m
-100+200m
-100+200m
-100m
1 – 5% H+
H+ / Fe III
H+ / Fe III
1.960 g NaCN/g Cu
5.15 g NaCN/g Cu
5
35
70
53.2
95.6
1h
11d
13d
6h
6h
Amb.
35ºC
50ºC
Amb.
Amb.
BORNITA Cu5FeS4
-150m
-100+200m
-100+200m
-100+200m
-100m
-100m
1 – 5% H+
H+ / Fe III
H+ / Fe III
H+ / Fe III
0.1% NaCN
0.1% NaCN
2
95
45
85
70
100
1h
14d
5d
3d
24h
24h
Amb.
Amb.
23ºC
50ºC
23ºC
45ºC
ENARGITA
(SULFOSAL) Cu3AsS4
-100+200m
-100m
-100m
5% H+ /FeIII
0.1% NaCN
0.1% NaCN
3
65.8
75.1
146d
24h
24h
25ºC
23ºC
45ºC
SULF. PRIMARIOS
CALCOPIRITACuFeS2
-150m
-100+200m
-325m
-100m
-100m
1 – 5% H+
H+ / Fe III
H+ / Fe III
0.1% NaCN
0.1% NaCN
2
2 – 4
33
5 – 6
8.2
1h
43d
57d
24h
24h
Amb.
Amb.
35ºC
23ªC
45ºC
TETRAHEDRITA Cu3SbS4-100m
-100m
0.1% NaCN
0.1% NaCN
21.9
43.7
24h
24h
23ºC
45ºC
DISOLUCION DE MINERALES DE COBRE
EN DIFERENTES MEDIOS
ESPECIE
MINERALCOMPOSICION H2SO4 NaCN (23ºC) NaCN (45 ºC)
ACIDO – FERRICO
(ACIDO – FERROSO)
OXIDOS VERDES
AZURITA
MALAQUITA
CRISOCOLA
ATACAMITA
ANTLERITA
BROCHANTITA
DIOPTASA
2CuCO3*Cu(OH)2CuCO3*Cu(OH)2CuSiO3*2H2O
CuCl2*3Cu(OH)2CuSO4*2Cu(OH)2CuSO4*3Cu(OH)2
Cu6 (Si6O18) * 6H2O
100
100
100
95
100
100
100 *
94.5 100.0
90.2 100.0
11.8 15.7
--- ---
> 90.0 100.0
> 90.0 100.0
--- ---
---
---
---
---
---
---
---
OTROS OXIDOS
CUPRITA
TENORITA
PARAMELACONITA
COPPER WAD
COBRE NATIVO
Cu2O
CuO
Cu4O3
CuOMnO2*7H2O
Cu
70
98
60
50 – 60
5
85.5 100.0
--- ---
--- ---
--- ---
90.0 100.0
100
---
> 90
(75)
100
SULF. SECUNDARIOS
CALCOSINA
COVELINA
BORNITA
ENARGITA
Cu2S
CuS
Cu5FeS4
Cu3AsS4
3
5
2
---
90.2 100.0
95.6*** ---
70.0 100.0
65.8 75.1
100 **
70.0 **
95.0 **
3 **
SULF. PRIMARIOS
CALCOPIRITA
TETRAHEDRITA
CuFeS2
Cu3SbS4
---
---
5.6 8.2
21.9 43.7
2 – 4 **
---
Observaciones: H2SO4 : 100%-100m, Tamb, t:1h, H2SO4 5% *(Dioptasa: -10m, en 37d)
NaCN : 0.1%NaCN, t:24h, razon L/S: 10/1, -100mTy
Acido - FeIII: Cuprita: 100% disolución, en 6h. (**) ver data en tabla Lix. Min. Sulf.
(***) : Covelina: ver tabla Lix. Min.Sulf.
LIXIVIABILIDAD DE MINERALES OXIDADOS DE COBRE EN MEDIO SULFURICO
ESPECIE MINERAL COMPOSICION GRANULOMETRIA MEDIO LIXIV. % R Cu TIEMPO T ºC
OXIDOS VERDES
AZURITA2CuCO3*Cu(OH)2 -100+200m 1 – 5% H+ 100 1h Amb.
MALAQUITA CuCO3*Cu(OH)2 -100+200m 1 – 5% H+ 100 1h Amb.
CRISOCOLA CuSiO3*2H2O+4m
-10+28m
-150m
5% H+
5% H+
5% H+
100
90
100
30h
6h
1h
Amb.
Amb.
Amb.
ATACAMITA CuCl2*3Cu(OH)2 -100m 1 – 5% H+ 95 1h Amb.
DIOPTASA Cu6 (Si6O18) * 6H2O-10 + 28
-10 + 28
-10 + 28
1% H+
2% H+
5% H+
79
98
100
60d
60d
37d
Amb.
Amb.
Amb.
ANTLERITA CuSO4*2Cu(OH)2 -100m 3% H+ 100 1h Amb.
BROCHANTITA CuSO4*3Cu(OH)2 -100m 3% H+ 100 1h Amb.
KROEHNKITA Na2Cu(SO4)2*2H2O -100m Agua, H+ 100 4h Amb.
PISANITA (Fe,Cu)SO4*7H2O -100m Agua, H+ 100 4h Amb.
CHALCANTITACuSO4*5H2O -100m Agua, H+ 100
60 – 70
4h
1h
35ºC
Amb.
OTROS OXIDOS
CUPRITACu2O
-100m
-100m
5% H+
Fe III / H+71
100
1h
6h
35ºC
35ºC
TENORITA CuO -100+200m 1% H+ 98 1h Amb.
PARAMELACONITA Cu4O3
-200m
-200m
1 – 5% H+
1 – 5% H+60
70
7h
1h
Amb.
50ºC
COPPER WAD CuOMnO2*7H2O-100m
-100m
H+ ( pH 1.5)
H+ / Fe II60
72
3h
3h
Amb.
Amb.
METODOLOGIA ANALISIS SECUENCIAL
GEOLOGICO
MINERALOGICO
METALURGICO
PRINCIPIOS BASICOS:
1.- EN MEDIO SULFURICO, SE DISUELVEN EN ALTA PROPORCION (O TOTAL EN ALGUNOS CASOS), LOS MINERALES OXIDADOS DE COBRE, ASOCIADOS A “COBRES VERDES”. ESTA DISOLUCION ES, ADEMAS, DE ALTA CINETICA.
2.- LA DISOLUCION DE LOS SULFUROS DE COBRE, BAJO CONDICIONES DE LABORATORIO, VIRTUALMENTE ES MINIMA EN MEDIO SULFURICO, EN AUSENCIA DE AGENTE OXIDANTES.
PRINCIPIOS BASICOS:
3.- LA DISOLUCION DE LOS “COBRES NEGROS” HA MOSTRADO SER DEPENDIENTE DE LA PRESENCIA DE UN REDUCTOR, COMO EL ION FERROSO, Y MUCHO DE LA CINETICA DE REACCION.
4.- LOS OXIDOS DE “COBRE VERDE”, A EXCEPCION DE LA CRISOCOLA, SE DISUELVEN FACILMENTE EN SOLUCIONES CIANURADAS. (NO EXISTE INFORMACION CON RESPECTO A LOS COBRES NEGROS EN ESTE MEDIO).
PRINCIPIOS BASICOS:
5- LOS SULFUROS DE COBRE, A EXCEPCION DE LA CALCOPIRITA, SE DISUELVEN FACILMENTE EN SOLUCIONES CIANURADAS.
6.-EL METODO DE CIANURACION ES UN BUEN PREDICTOR DE LA RESPUESTA A LA LIXIVIACION DE SULFUROS DE COBRE EN MEDIO SULFURICO - FeIII, A TIEMPOS ACORDES CON LOS PROCESOS INDUSTRIALES DE LIXIVIACION.
7.-LOS RESULTADOS DEL ANALISIS SECUENCIAL, CUANDO SE COMPARAN CON EL COBRE TOTAL, PERMITEN DETERMINAR EL POTENCIAL LIXIVIABLE DEL RECURSO, BAJO PROCESOS CONVENCIONALES DE LIXIVIACION.
PRINCIPIOS BASICOS:
8.- LA APLICACION SELECTIVA Y SECUENCIAL DE ESTAS CARACTERISTICAS DE DISOLUCION DE LOS MINERALES DE COBRE PUEDE SER USADA PARA SU SEPARACION EN SULFUROS Y OXIDOS, FORTALECIENDO LA INFORMACION GEOLOGICA Y MINERALOGICA DEL RECURSO.
9.- GENERA INFORMACION, ADEMAS, PARA DEFINIR LA QUIMICA ASOCIADA AL RECURSO Y ASI, ACOTAR EL PROCESO METALURGICO A APLICAR EN ETAPAS POSTERIORES.
COBRES VERDES: DEFINE UNA AMPLIA GAMA DE OXIDOS DE COBRE, DE BUENA SOLUBILIDAD EN MEDIO SULFURICO, ALTA CINETICA, DE TONALIDADES ENTRE VERDE CLARO A AZUL OSCURO. AL MENOS UNAS 47 ESPECIES, CON PROPIEDADES FISICAS PARECIDAS.
COBRES NEGROS: DEFINE UNA FAMILIA DE UNOS 11 COMPUESTOS DE TONALIDADES OSCURAS, DE MENOR DISOLUCION QUE LOS OXIDOS VERDES, DE MENOR CINETICA DE REACCION Y QUE REQUIEREN, EN CIERTOS CASOS, LA PRESENCIA DE UN AGENTE REDUCTOR PARA FAVORECER SU RESPUESTA DISOLUTIVA.
CuT = Cu ox. verdes + Cu ox. negros + Cu s. sec + Cu s. prim
(1) (2) (3) (4) (5)
(1) CuT: En medio HNO3 + HClO4 + H2SO4 (3:1:1, en volumen)
(2) Cu ox. verdes : Cobre soluble en medio sulfúrico
(3) Cu ox. Negros : Cobre soluble en medio sulfúrico y FeII, y f(t)
(4) Cu s. sec : Cobre soluble en NaCN
(5) Cu s. prim : Cobre no lixiviable en condiciones laboratorio
(5) : DA CUENTA DE LOS SULFUROS PRIMARIOS DEL RECURSO, DEL TIPO CPY, TENN, TETR, DE BAJA RESPUESTA Y LENTA CINETICA EN PILAS/DUMPS.
(2) + (3) + (4) : REPRESENTA EL INDICE DE LIXIVIABILIDAD
(1) DEL MINERAL, BAJO CONDICIONES OXIDANTES OPTIMAS, ES DECIR, EL MAXIMO POTENCIAL DISOLUTIVO DEL RECURSO PARA PILAS/DUMPS
RAZON SOLUBILIDAD
%Rs = Cu soluble en H+
CuT x 100
INDICE LIXIVIABILIDAD
% IL = Cu soluble (H+ / FeII) + Cu soluble (NaCN)
Cu T
Rs IL EN PRESENCIA MAYORITARIA DE COBRES VERDES
(CASO RT)
x 100
~
EN BASE A LO ANTERIOR, ES POSIBLE DEFINIR EN FUNCION DE LA LEY DE CuT DEL RECURSO Y DEL INDICE DE LIXIVIABILIDAD, LOS SIGUIENTES CASOS:
a) CuT, IL
b) CuT, IL Dump
c) CuT, IL Flotación (sujeto a chequeo mineralógico)
d) CuT, IL Dump (tipo SBL)
IL (H+/FeII) pilas
-pilas IL (CN
-)
-flotación
EL POTENCIAL EXTRAIBLE DEBERA CONSIDERAR, ADEMAS, LA RECUPERACION MAXIMA DE PROCESOS INDUSTRIALES (BENCHMARKING) Y EL UMBRAL DE COBRE FINAL, USUALES, EN ESTAS OPERACIONES.
EL PROCESO PILAS O DUMP : f(%CuT) DEL RECURSO
SULFUROS DE COBRE:
¿FLOTACIÓN O LIXIVIACIÓN?
Flotación Colectiva: 30% +65#, 26', pH:10,5, %Sol:40. (Chuquicamata) Lixiviación pilas, -1/2". 8-10 m. altura, 300 a 500 d, lix. férrica bacterial, con aireación basal
S/I: Sin información
FLOTABILIDAD Y LIXIVIABILIDAD DE SULFUROS METÁLICOS
ESPECIE FÓRMULA REC. FLOT. COLEC (1)
(%) REC. PILAS (2)
(%)
Calcosita Cu 2 S 88 - 90 80 - 82
Covelita Cu S 87 - 89 60 - 65
Calcopirita CuFeS 2 86 - 88 8 - 12
Bornita Cu 5 FeS 4 87 - 88 70 - 75
Enargita Cu 3 As S 4 88 - 90 5 - 7
Digenita Cu 1,8 S 84 - 86 79 - 82
Cubanita CuFe 2 S 3 S/I 50 - 55
Idaita Cu 3 FeS 4 S/I 45 - 60
Nukundamita Cu 3,38 Fe 0,62 S 4 S/I 45 - 60
Tennantita (Cu,Fe) 12 As 4 S 13 S/I 8 - 12
Molibdenita MoS 2 55 - 60 Mo < 0,030% 0 - 5
62 - 69 Mo < 0,040%
70 - 78 Mo < 0,045%
Pirita FeS 2 Py - Cpy: 20 a pH:10,5 < 10,0
Py - Cc: 50 a pH:10,5
Py - Cv: 50 a pH:10,5
Pirrotita FeS S/I > 60,0
(1) :
(2) :
COMENTARIOS
FLOTACIÓN DE SULFUROS Sulfuros de cobre:
En general, el rango de variabilidad de la recuperación de cobre es estrecho, a
diferencia de la lixiviación, y bajo las condiciones de flotación señaladas en
TABLA 1, la digenita tendría algunos puntos de menor recuperación que la de
los otros sulfuros considerados. Molibdenita:
La recuperación de Mo de la especie es fuertemente dependiente del
contenido de Mo del mineral a tratar. A menor ley de Mo en éste, menor es su
recuperación en la flotación colectiva. Sulfuros de fierro:
La recuperación de Fe desde pirita depende de la asociación mineralógica y del
pH de operación. Para pH =10,5, esta es menor y del orden de un 20% para
asociación Py-Cpy, mientras que para Py-Cc ó Py-Cv, esta puede llegar a valores
de 50%.
No se encontró información relacionada con pirrotita
LIXIVIACIÓN DE SULFUROS:
Sulfuros de cobre:
La lixiviabilidad de los sulfuros de cobre es altamente variable y dependiente de la razón
molar Cu:S, como se aprecia en FIGURA 1.
El orden disolutivo es el siguiente, para sulfuros de Cu y Fe.
Cc, Dg > Bo > Cv…………….> > Cpy, En, Tn
Pirr > Py
Calcosita-Digenita:
La alta disolución de Cc y Dg se ve refrendada en las operaciones industriales de
Quebrada Blanca y Dos Amigos. En Quebrada Blanca, la calcosita constituye el 90-95%
del cobre presente en el mineral. La operación se realiza en pilas con aireación basal de 8
m de altura, 510 días de lixiviación y 85% -1/2”, alcanzándose recuperaciones en torno al
80% de cobre. Cuando el contenido de material fino supera el 15-18% -100 # Ty, ésta
decae a valores cercanos al 75%, por problemas de percolabilidad.
En Dos Amigos, la digenita es la especie principal y en pilas de 4 m se logra una
extracción de cobre cercana al 79% al cabo de 400 días de lixiviación.
Bornita:
Esta especie, definida geológicamente como mineral primario, ha sido estudiada por diferentes autores a nivel básico, pero existe poca información industrial de operaciones a mayor escala. Las características disolutivas la hacen aparecer como de mediana a alta lixiviabilidad, con rangos de 64% de disolución de cobre a 6 meses de reacción, a valores de hasta 83% de Cu, sobre un año de procesamiento hidrometalúrgico.
Covelita:
La covelita presenta una disolución que no excede, en un caso extremo, los 2/3 del cobre contenido. Se definen en la literatura dos tipos de covelita; una natural y otra artificial. Esta última se genera en la disolución de la calcosita, y posee propiedades distintas a la natural. Se disuelve más rápido y su mayor velocidad de reacción obedece a una mayor superficie específica, mayor porosidad, como ha sido demostrado mediante evidencias de RX y microsonda electrónica.
Evidencias experimentales muestran que covelita pura a -100+200 # en medio 10gpl Fe3+, 5 gpl H+, a 35ºC, disuelve el 57% del cobre en 47 días.
Sulfuros intermedios:
Pertenecen a este grupo compuestos tipo idaíta, cubanita y nukundamita, entre otros. Son reconocidos, a nivel natural, de poca abundancia, y pueden formarse de la disolución de otros sulfuros, como la bornita, o en ambientes artificiales a partir de procesos de descomposición térmica, en reactores de fusión de concentrados sulfurados de cobre.
La idaíta por ejemplo, puede variar su disolución de cobre hasta un máximo de 60%. Difícil resulta obtener una disolución mayor, en las condiciones de una pila industrial, dado que como productos de reacción se genera calcopirita, azufre elemental; especies sólidas que impiden una menor reactividad. Lo mismo ocurre con la nukundamita y con la cubanita.
Sulfosales:
A este grupo pertenecen especies mineralógicas como enargita, tetrahedrita, tennantita, luzonita, famatinita y otras. La enargita presenta una alta refractariedad a la lixiviación férrica sulfúrica. Una conducta similar presenta la tennantita, en estudios realizados en dicho medio, con muestras relativamente puras de las especies y en exceso de Fe3+. No existe información sobre la luzonita y famatinita, y en el caso de la tetrahedrita, los valores informados han sido puestos en duda por la baja pureza de la muestra tratada.
En TABLA 2 se presenta un breve resumen de lo que señala la literatura técnica para enargita y tennantita y se le compara con lo rescatado para calcopirita, en un sistema químico abiótico y con exceso de férrico.
En presencia de bacterias, la data técnica relacionada con enargita, es escasa. Más aún en pilas. Su refractariedad al a taque férrico-ácido ha quedado también de manifiesto en la lixiviación de concentrados sulfurados de cobre, conteniendo la especie, en presencia de bacterias mesófilas.
De acuerdo a la literatura vigente, los niveles de tolerancia de las bacterias de As y Sb son de 4,0 y 1,10 gpl, respectivamente.
ESTUDIO DE UN CASO: MINERALES OXIDADOS.
ESTRATEGIA DE PROCESOS
Minerales de Baja Ley DUMP
ROM
Clasificación, Chancado Primario
Tronadura Controlada
In Place Leaching (In Situ) (A Desarrollar)
RECOVERY FROM THREE SIZE FRACTIONS (CYPRUS)
0%
20%
40%
60%
80%
0 20 40 60 80 100 120 140 160
Days of Leaching
Percent Recovery
Minus 16" Ore Minus 8" Ore Minus 4" Ore
ESTUDIO DE UN CASO: MINERALES OXIDADOS.
ESTRATEGIA DE PROCESOS
Minerales de Media Ley PILAS
Minerales de Media Ley
(Complejos)
Lixiviación en Capas Delgadas
Mezclas con Aditivos
LEY TERMINAL CuT ≥ 0,07 a 0,09 %
ESTUDIO DE UN CASO: MINERALES SULFURADOS.
ASPECTOS A CONSIDERAR:
FLOTACIÓN: Tecnología menos Incierta!
ALTA PROPORCIÓN DE CALCOPIRITA EN RESERVAS FUTURAS: Un aspecto a considerar en la definición del proyecto
MINERALES COMPLEJOS: Una amenaza y una posibilidad de desarrollo de Procesos Mixtos (?)
EQUILIBRIO AMBIENTAL !
TC & RC
Consumo de Agua
tm
tm 33
1,10,1:x30,240,0:oraConcentradocesosPr
tm
tm 33
30,0:x40,015,0:HidroocesosPr
tm
tm 33
50,0:x55,045,0:PastalavesRe
Reducción Consumo de Agua
Evaporación: Vía tapado pilas
Disminuir Humedad Residual: Vía aplicación de tensoactivos para disminuir la tensión superficial y lograr una menor humedad final
Disminuir impregnación: Mejorar Drenajes, evitar exceso de finos
Relaves en Pasta
¡Gracias por su atención!
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