Circuito de Flotación Bulk

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ

FACULTAD DE INGENIERÍA METALÚRGICA Y DE MATERIALES

TESIS: “ESTUDIO

METALÚRGICO PARA LA SEPARACIÓN PLOMO-COBRE EN EL CIRCUITO DE FLOTACIÓN BULK EN LA PLANTA CONCENTRADORA “SAN JUAN” TAMBORAQUE”

PRESENTADA POR: Bach. GARAY ALMONACID, Gilmer Joel Bach. MUÑOZ ARECHE, Abel

PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL DE INGENIERO METALURGISTA Y DE MATERIALES HUANCAYO – OCTUBRE 2012

1

ASESOR: Ing. GUSTAVO ASTUHUAMAN PARDAVE

2

DEDICATORIA: A mis padres,

mi querida

esposa y a mis hijos, por su apoyo y comprensión en cada momento de nuestra preparación profesional.

Gilmer

DEDICATORIA: A mis padres Luis y Felicita, a mi esposa

Silvia y a mi querida hija

Christie, por su apoyo, comprensión y cariño que me dieron en cada momento de nuestra preparación profesional. Abel.

3

AGRADECIMIENTO

A Dios, pues sin su guía, compañía y fortaleza ésta tarea hubiera quedado inconclusa. A toda mi familia, a quienes no puedo menos que agradecerles por el apoyo tanto económico como espiritual, pues he corrido con la mejor de las suertes al tenerlos a mi lado. Agradezco a la Universidad Nacional de Centro del Perú que me permitió vivir una experiencia académica que marcará mi desarrollo profesional de aquí en adelante. La enseñanza recibida por parte de los señores docentes quiénes son personajes reconocidos dentro de nuestra Facultad de Ingeniería Metalúrgica y de Materiales. Finalmente, y como una enseñanza práctica de cómo la Ingeniería se constituye en un pilar fundamental en la prestación de servicios, agradezco a mis padres por su colaboración y gestión.

A todos ellos, gracias.

4

ÍNDICE

DEDICATORIA AGRADECIMIENTO INTRODUCCIÓN RESUMEN CAPITULO I UBICACIÓN DEL LUGAR DE ESTUDIO

1.1.- UBICACIÓN

14

1.2.- ACCESIBILIDAD

14

1.3.- CLIMA

15

1.4.- RELIEVE

15

1.5

15

ANTECEDENTES MINEROS

1.6.- GEOLOGÍA REGIONAL

16

1.7.

GEOLOGÍA DEL YACIMIENTO CORICANCHA

17

1.7.1 Geología Local

17

1.7.2.- Tipo de Yacimiento, Mineralización y Alteraciones

18

1.7.3 Zonamiento Mineral

21

1.8.- PRINCIPALES VETAS MINERALIZADAS

21

1.8.1 Vetas Principales del Sistema:

21

1.8.2 Vetas Tensionales:

23

1.8.3 Otras Vetas Menores del Sistema:

25

DESCRIPCIÓN DE LA PLANTA DE PROCESOS

28

1.9.1 CIRCUITO DE CHANCADO

28

1.9.2 CIRCUITO DE MOLIENDA

29

1.9.3 CIRCUITO DE FLOTACION BULK PLOMO – COBRE

31

1.9.4 CIRCUITO DE FLOTACION DE ZINC

32

1.9.5 CIRCUITO DE FLOTACION ASPY

34

1.9.6 CIRCUITO DE CIANURACION

35

1.9

5

1.9.7 CIRCUITO DE DESTRUCCION DE CIANURO

37

1.9.8 NEUTRALIZACION DE LOS PRODUCTOS LIQUIDOS DEL BIOX Y

AGUA ACIDA PROVENIENTE DE MINA.

37

1.9.9 CIRCUITO DE CCD

39

1.9.10 FILTRADO DE RELAVES

41

1.10.- DIAGRAMA DE FLUJO DE LA PLANTA CONCENTRADORA DE CORICANCHA – TAMBORAQUE

42

CAPITULO II DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN

2.1

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA:

43

2.1.1 Descripción del problema:

44

2.1.2 Formulación del problema:

45

2.2.

JUSTIFICACIÓN

46

2.3.

OBJETIVOS

46

2.3.1. Objetivo General:

46

2.3.2 Objetivos Específicos:

47

FORMULACIÓN DE LA HIPÓTESIS:

47

2.4.1 Hipótesis General

47

2.4.2 Hipótesis específicas

47

2.5

MATERIALES Y MÉTODOS

48

2.6.

VARIABLES DE LA INVESTIGACIÓN

49

2.6.1 VARIABLE INDEPENDIENTE (X)

49

2.6.2 VARIABLE DEPENDIENTE (Y)

49

2.4.

2.7.

OPERACIONALIZACIÓN

DE

LAS

VARIABLES

DE

LA

6

INVESTIGACIÓN (INDICADORES)

49

2.7.1 VARIABLE INDEPENDIENTE (X)

49

2.7.2 VARIABLE DEPENDIENTE (Y)

49

CAPITULO III MARCO TEÓRICO Y CONCEPTUAL DE LA INVESTIGACIÓN

3.1.

USO DE LA CARBOXIMETIL CELULOSA (CMC) EN SEPARACIÓN DE MINERALES DE PLOMO-COBRE 52

3.2.

3.1.1 Separación Pb - Cu:

50

3.1.2 Grado De Polimerización Y Peso Molecular

53

3.1.3 Viscosidad De La CMC

54

3.1.4 Principales Parámetros De CMC:

54

3.1.5 Técnico, Purificado y alimenticio.

55

3.1.6 OTROS DESARROLLOS

55

MÉTODOS DE SEPARACIÓN : COBRE-PLOMO

56

3.2.1. Estudio y optimización en el proceso de extracción plomo -

cobre

(flotación)

determinando

los

parámetros,

relaciones y las interacciones en los compuestos de la solución utilizada (rcsc)

56

3.2.2. Separación de cobre-plomo con el método de adición de cemento Pórtland 3.3.- REACTIVOS DE FLOTACIÓN

57 59

7

CAPITULO IV PRUEBAS EXPERIMENTALES EN LABORATORIO

4.1.

ESQUEMA DE LA INVESTIGACIÓN

69

4.2.

PRUEBAS METALURGICAS DE REMOLIENDA Y FLOTACIÓN A PARTIR DE RELAVE ROUGHER DE Pb- Cu,

PARA

MINIMIZAR LAS CONCENTRACIONES DE Pb, Cu Y Zn EN EL CIRCUITO BULK ASPY-PY, ASÍ MISMO PARA MEJORAR LA RECUPERACIÓN DE Au EN TODO EL PROCESO.

89

4.2.1. Caracterizacion Del Relave Rougher Del Circuito Bulk Pb-Cu

89

4.2.2 Regresión estadística por elementos químicos

4.3.

90

PRUEBAS DE FLOTACION EXPERIMENTAL FLOTACION SCAVENGER Pb-Cu, ROUGHER, SCAVENGER DE ZINC, ROUGHER , SCAVENGER DE BULK AsPy-Py

92

4.3.1. Objetivo

92

4.3.2. Toma de muestra

92

4.3.3. Identificación de la Muestra

92

4.3.4. Procedimiento:

93

4.3.5. Calculo del tiempo de molienda y Análisis granulométrico de la molienda alimento y producto

93

4.3.5.1.Gráfica del tiempo de molienda Real y calculada

93

4.3.5.2. Condiciones de la prueba estándar

95

CAPITULO V ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE LOS RESULTADOS

5.1.

ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS METALÚRGICOS

96

5.2.- ANÁLISIS DE RESULTADOS 5.3.- EVALUACIÓN

METALÚRGICA

FLOTACION BULK Pb-Cu

98 DEL

CIRCUITO

DE 121

8

5.4.- EVALUACIÓN DEL CIRCUITO DE FLOTACION BULK PB-CU

121

5.4.1.- DESARROLLO

122

5.4.2.- Tratamiento:

122

5.4.3.- Porcentaje de sólidos:

122

5.5.- DOSIFICACIÓN DE REACTIVOS:

123

5.6.- ANÁLISIS GRANULOMÉTRICO VALORADO Y REGRESIÓN ESTADÍSTICA POR ELEMENTOS QUÍMICOS

123

5.6.1. Regresión Estadística Por Elementos Químicos De La Malla Valorada Del Punto 1-Cabeza De Flotacion Bulk Pb-CU:

124

5.6.2. Regresión Estadística Por Elementos Químicos De La Malla Valorada Del Punto 8-Concentrado Scavenger De Flotacion Bulk Pb-CU:

125

CONCLUSIONES

134

RECOMENDACIONES

136

BIBLIOGRAFÍA

137

9

INTRODUCCIÓN Concentrados de Plomo con más de 3% Cu ya son considerados bulk y es necesario hacer separación por razones económicas; siempre son mejores dos concentrados bien separados que comercializar un bulk. En este caso, no debe preocuparnos el Arsénico y Antimonio en el Concentrado de Cu porque son cobres grises con Plata, típico mineral peruano, como es el caso de Atacocha, Huarón, Morococha; sólo los cobres primarios o calcopirita no tienen plata y en tal caso los concentrados de cobre no tienen un buen valor en la minería polimetálica (Raura, Milpo) y requieren de una minería de gran tonelaje para ser rentables (Toquepala, Cuajone y muchas otras minas en Chile).

La separación de un Bulk Plomo-Cobre por flotación ha tenido un cambio importante desde el año 2000, los parámetros de control ahora están mucho más claros y es posible escalar de una prueba de laboratorio a lo que ocurrirá en el nivel industrial con una buena precisión. El cambio fundamental radicó en una extracción inicial, mayormente, de plomo grueso desde las cargas circulantes de molienda, posteriormente se genera un Bulk

Plomo-

Cobre con menores consumos de Bicromato de potasio (depresor de Plomo) que se agrega en mezcla adicional 20% de CMC ( Carboxil Motil Celulosa) y 20% de Fosfato Mono sódico, este es un importante aporte del Sr. S. Bulatovic utilizada en todas las concentradoras que hacen separación Pb-Cu y que atenuó la contaminación con 40% menos de iónes cromo evacuados al medio ambiente, logrando concentrados de Cobre mayores a 27% Cu por una separación más limpia, precisa y rentable.

En el presente informe que como paso inicial se recomienda hacer Microscopia para determinar qué tipos de cobre están contenidos en el concentrado Bulk actual y definir así si estamos en el caso de lograr concentrados de Cobre-Plata debido a la presencia de cobres grises (Tetrahedrita) con alto As y Sb, pero con importante presencia de Plata que atenúa comercialmente cualquier castigo por estos elementos. Establecidos los

10

tipos de minerales presentes en el Bulk de Concentradora San Juan y una relación en peso 3.4:1 (Pb:Cu), se desarrollan pruebas de separación por depresion de plomo con la mezcla Bicromato, CMC, Fosfato monosódico en la relación 60:20:20, pruebas posteriores reemplazarían completamente el Bicromato de sodio por Bisulfito de sodio manteniendo la proporción y cantidad de CMC y Fosfato Monosódico

ratificando que si es posible hacer una

separación económica de Plomo-Cobre en concentradora San Juan con una u otra mezcla de reactivos.

LOS AUTORES

11

RESUMEN La

planta Tamboraque de Compañía minera San Juan S.A.

Inició

operaciones a fines del mes de Abril del 2007. Dicha Unidad de Producción se encuentra ubicada en el distrito de San Mateo de Huanchor, provincia de Huarochirí, departamento de Lima; a una distancia aproximada de 90 Km. al Nor-Este de Lima y a una altura de 2918 msnm.; siendo su acceso por la Carretera Central y / o por el Ferrocarril Central. Hay dos alternativas que se pueden dar con el circuito de separación Pb- Cu. Primero flotando plomo y deprimiendo al cobre y la segunda flotando cobre y deprimiendo al plomo. Finalmente el que dio mejores resultados después de realizada las pruebas experimentales es la segunda alternativa pero el aporte principal de este trabajo es que se bajo considerablemente el uso del bicromato de sodio siendo reemplazado este por el uso del Bisulfito de sodio, mezclado conjuntamente con

el carboxil metil celulosa y el Fosfato mono sódico con lo cual se bajo

considerablemente la emanación en los efluentes del cromo en valencia 6, de esta manera se disminuye considerablemente los impactos ambientes producidos por el uso del bicromato de sodio. Para complementar el trabajo de investigación se realizarón pruebas de remolienda y flotación a partir de relave rougher de pb- cu, para minimizar las concentraciones de pb, cu y zn en el circuito bulk aspy-py, así mismo para mejorar la recuperación de oro en todo el proceso. Todo ello orientado a disminuir y recuperar los valores de Pb, Cu y Zn que se desplazan a Biox en el concentrado bulk AsPy-Py mediante remolienda partiendo del relave rougher del circuito bulk Pb-Cu y también mejorar la recuperación de oro en el proceso.

El valor de Plomo que se desplace a Biox es perjudicial para las bacterias generando baja actividad de las bacterias en este proceso llegando a que las bacterias se pasiven

y lo otro es recuperar el oro en el proceso mediante

remolienda por presencia de partículas mixtas (no liberadas).

12

Se hizo una evaluación integral para determinar los requerimientos necesarios para poner operativo óptimamente el circuito de separación plomocobre con los parámetros obtenidos en laboratorio los cuales son:

Greiten para completar todos los accesos necesarios así como barandas. Reparación de dos árboles de las celdas instalación de un reductor para la paleta de espumas, reparación de las canaletas de espumas, tuberías y accesorios para líneas de agua, planchas de fierro para fabricación de cajones de descarga entrada de las celdas,

el acondicionador que se requiere se

podría utilizar el del circuito de separación pirita-arsenopirita, las dos Bombas a usar serian la: B1 Y B2, las cuales se disponen en el circuito de limpieza de Plomo, tuberías HDPE usados de 4" y 2", para transportar los flujos que se requieran.

fabricación

o

compra

de

toberas

y

finalmente

chupones

desarenadores el diámetro esta por avaluarse.

Para hacer más didáctico el presente trabajo se dividió en cinco capítulos, el primero trata acerca de la descripción del lugar donde se realizo los trabajos, el segundo el diseño de la investigación, el tercero trata acerca del fundamento de la separación de plomo-cobre en los circuitos de flotación de minerales sulfurados, el cuarto la descripción de las diferentes pruebas experimentales y finalmente el quinto capítulo trata del análisis y discusión de los resultados.

EL AUTOR

13

CAPITULO I UBICACIÓN DEL LUGAR DE ESTUDIO 1.1.-

UBICACIÓN

La mina Coricancha de propiedad de NyrStar, está ubicada en el Distrito Minero de Viso-Aruri a 85 Km. al E-NE de Lima, en el distrito de San Mateo, provincia de Huarochirí, departamento de Lima, a una altitud de 4700 m.s.n.m.

Figura Nº 1. Plano de Ubicación

1.2.- ACCESIBILIDAD La mina Coricancha es accesible desde la Carretera Central (Km. 90, saliendo de Lima hacia La Oroya) hasta que se llega a la Planta de Tamboraque, unos kilómetros antes de la ciudad de San Mateo.

14

Desde ese poblado, se accede a la mina por medio de una trocha de 25 Km. Que asciende vertiginosamente hasta alcanzar el campamento minero por las laderas de un valle abrupto modelado por el río Aruri. 1.3.- CLIMA El clima está caracterizado por temperaturas que oscilan los 5ºC - 13ºC durante los meses de enero a julio, la presencia de heladas se manifiestan durante los meses de julio y agosto. Durante los meses de setiembre y octubre las lluvias son esporádicas, siendo los meses de noviembre a marzo los meses de mayor incidencia pluvial. 1.4.- RELIEVE Este distrito presenta una topografía muy abrupta producto de la erosión típica del terreno volcánico., en donde el valle del Río Rímac forma una quebrada profunda que va desde los 2900 m.s.n.m hasta los 4450 m.s.n.m, cumbre de la veta Constancia.

1.5

ANTECEDENTES MINEROS El distrito minero Viso-Aruri comenzó el beneficio de los yacimientos filoneanos a mediados del siglo IX, explotándose inicialmente las zonas ricas en plata en la veta Colquipallana; incluso el científico y explorador A. Raymondi (1862) describe la metalurgia de Parac. La tenacidad y el impulso de Don Lisandro A. Proaño permiten que, en el año 1906 se iniciaran las primeras fundiciones en Tamboraque, si bien, estas operaciones fueron paralizadas debido a la contaminación que producía el arsénico. Finalmente, en la década de 1930, se instalaron las primeras celdas de flotación para separar arsenopirita y minerales de plomolata,

recuperándose también pequeñas cantidades de oro en los

concentrados.

15

1.6.- GEOLOGÍA REGIONAL Las rocas más antiguas que afloran en la región corresponden a las calizas de Viso del Cretácico Superior, determinadas como pertenecientes a la Formación Jumasha, fuertemente plegadas. En forma discordante sobre la superficie de erosión de las rocas sedimentarias se ha depositado una enorme pila de material volcánico de unos 1,500 metros de espesor, correspondiente a rocas del Grupo Calipuy. Esta columna ha sido subdividida en volcánicos del Grupo Rímac del Terciario Inferior a Medio, extensamente distribuidos en la región; Volcánicos Millotingo del Terciario Medio y Volcánicos Pacococha del Terciario Superior.

En Viso-Aruri predominan brechas, lavas andesíticas y tufos y han sido moderadamente plegados. Diques leucócratos de dacita porfirítica casi verticales de rumbo NE cortan a la secuencia volcánica.

En la región se ha logrado identificar un intrusito ubicado en la zona de Viso, en la carretera a San Nonato, fuertemente alterado, tratándose de una granodiorita . El reciente descubrimiento en la región aún no se ha podido relacionar a la mineralización local o de la zona.

Figura Nº 2. Plano geológico regional

16

1.7.

GEOLOGÍA DEL YACIMIENTO CORICANCHA

1.7.1 Geología Local Al Sur de la quebrada Aruri, flora toda la secuencia de los volcánicos andesíticos del grupo Rímac; consisten de brechas volcánicas en los niveles inferiores adyacentes a la quebrada Aruri hasta derrames andesíticos potentes y aglomerados volcánicos y tobas hacia las partes altas de la sierra.

En el Mapa Geológico Estructural se pueden observar las principales vetas y/o estructuras del sistema mineralizado del yacimiento de Coricancha. Las principales vetas pertenecen

al

dominio

estructural

de

rumbo

del N

sistema 15°

E

(subverticales) y parecen conformar un corredor tectónico, con movimientos de cizalla entre bloques, hecho que permite la aparición de otras fracturas tensionales de rumbo NE-SW, de menor orden. En ambos casos, debido a los eventos magmáticos e hidrotermales tardíos, se produjo la mineralización polimetálica de estas fracturas abiertas formando vetas.

Al dominio estructural principal pertenecen las vetas de desgarre como Wellington, Constancia y Animas, las mismas que han

delimitado

tres

bloques

estructurales,

posiblemente

dislocados, contienen las demás vetas tensionales como Escondida, Rocío, San José, Trinidad, Colquipallana, Sta. Catalina y Esperanza, por mencionar las más importantes y reconocidas en superficie por el momento.

En el fondo de las quebradas también aparecen intrusiones confinadas de diques leucócratos (blanquecinos) ácidos que alteran ligeramente el entorno encajante volcánico, los cuales, podrían representar las fases someras de intrusivos 17

profundos (ocultos en este sector de Coricancha) como los responsables de los focos mineralizados a nivel distrital. No existen estudios geológicos ni estructurales serios y detallados que nos permitan confirmar y correlacionar las secuencia de eventos estructurales, magmáticos, volcánicos, geoquímicos, acerca de los diversos tipos de alteración hidrotermal en relación con las mineralizaciones polimetálicas ocurridas en el lugar.

1.7.2.- Tipo de Yacimiento, Mineralización y Alteraciones La mina Coricancha está caracterizada por ser un yacimiento de vetas polimetálicas, de relleno hidrotermal en fracturas

tensionales

y de

cizalla,

que

atraviesan

los

volcánicos andesíticos del grupo Rímac. Las vetas tienen hasta 120 cm. de ancho, presentando ensanchamientos locales de hasta 2 metros y lazos cimoides. La mineralización está conformada de pirita, esfalerita ferrífera (marmatita), galena argentífera, calcopirita, cuarzo y arsenopirita como los minerales más importantes; algo de tetraedrita también está presente.

El

oro

refractario

está

dentro

de

la

arsenopirita

principalmente, con la pirita en menor grado, mientras que con la plata, galena y la esfalerita (marmatita) se encuentra muy escaso; los contenidos de cobre (calcopiritas) son también escasos. No obstante, existen estudios (L. de Montreuill, 1978 y 1980) que indican claramente la existencia de oro nativo, visible solo en microscopio (