LA GEOMETALURGIA: PROSOPECTIVA EN MINERA Y FORMACIN

ACADEMICA DE ESPECIALISTAS.

Ing. Edmundo Alfaro Delgado, Ph. D.

Pontificia Universidad Catlica del Per- Seccin Minas, rea - Metalurgia.

Correo Electrnico: ealfaro@pucp.edu.pe

Resumen

La Geometalurgia es una disciplina que integra bsicamente a la Geologa y la

Metalurgia extractiva. Es as que, la Geometalurgia se ocupa de clasificar los

minerales dentro de un yacimiento segn deba ser su comportamiento frente a un

tratamiento metalrgico.

La Geometalurgia es una disciplina transversal dentro de las actividades mineras,

que tiene el objetivo de sistematizar varias de las complejidades asociadas a la

determinacin del valor del recurso y consecuentemente su explotacin

econmicamente favorable. Al integrar la Geologa, Operaciones Mineras,

Procesamiento de Minerales y Metalurgia, la Geometalurgia pretende mejorar el

proceso de evaluacin de los recursos econmicos y hacerla mucho ms efectiva en

trminos tcnicos y econmicos. Adems, la Geometalurgia es totalmente aplicable,

tanto en los estudios de factibilidad como en las etapas de operacin.

Es una premisa fundamental de la Geometalurgia que las caractersticas geolgicas

de un depsito mineral condicionan enormemente la respuesta metalrgica, lo cual a

su vez permite definir la cantidad de reservas aprovechables.

Es evidente, por tanto, que la aplicacin efectiva de la Geometalurgia, requiere

brindar la educacin y capacitacin adecuada en esas reas de la ingeniera para

habilitar al profesional minero en el manejo integral de esta nueva disciplina.

Introduccin

Discordancias o conflictos de operacin se presentan con frecuencia en una actividad

minera cuando los responsables de las labores geolgicas, mineras y metalrgicas

discrepan en cuanto a las caractersticas de los minerales que se planifican para

extraccin y luego se envan a la Planta Metalrgica. Resulta muchas veces que la

Planta Metalrgica, que recibe el mineral, se encuentra con un material que puede

diferir de modo importante al que estuvo procesando en periodos previos. Esto da

origen a que las condiciones del tratamiento habitual no respondan de modo eficaz al

nuevo mineral en proceso. Consecuencia de ello, puede resultar en una operacin

ineficiente, p. ej. disminucin en la recuperacin del metal de inters, incremento de

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impurificantes en el producto, reduccin de capacidad de tratamiento de mineral , etc.

Este tipo de situaciones, que claramente corresponden a dificultades en la

planificacin integral de la actividad minera, pueden ser superadas en gran medida al

incorporar el concepto de la Geometalurgia.

La Geometalurgia es una disciplina emergente que tiene el propsito de incorporar

los aspectos de planificacin integral de la actividad minera, desde la fase de

exploracin mineral, incluyendo los planes de minado e identificando los niveles de

produccin que dependen de la dureza, moliendabilidad, la recuperacin (funcin de

la liberacin, forma y textura mineral, etc.) y la calidad del concentrado, etc.

Metodolgicamente, se deber obtener informacin a nivel micro y macroscpico. Las

variables geometalrgicas son elementos importantsimos en el momento de

determinar costos y utilidades del proyecto minero.

Es importante tener en cuenta que aspectos claves en un proyecto minero, son la

evaluacin del potencial de valor econmico; y el desarrollo de un diseo de operacin

eficiente. Los aspectos de diseo incluyen en la metodologa de minado, metodologa

de tratamiento del mineral y en establecer los volmenes de produccin. Todas estas

caractersticas tienen a su vez gran influencia en la economa del proyecto y en la

determinacin de su valor integral.

La evaluacin integral de un proyecto minero consiste en determinar las toneladas

de mineral que estn por encima del valor del cut-off, valores de leyes por encima del

valor del cut-off, la distribucin espacial de la relacin toneladas/ley por encima del

valor del cut-off, para una o ms variables. La dilucin, prdidas de mineral y la

recuperacin metalrgica son factores que pueden variar y que deben ser

considerados en la etapa de evaluacin de las reservas mineras y en la determinacin

de la rentabilidad del proyecto. Adicionalmente, es muy importante considerar la

concentracin de elementos perjudiciales, costos de minado y procesamiento y

rendimiento metalrgico.

La Geometalurgia

La Geometalurgia es una disciplina transversal dentro de las actividades mineras, que

tiene el objetivo de sistematizar varias de las complejidades asociadas a la

determinacin del valor del recurso y consecuentemente su explotacin econmica. Al

integrar la Geologa, Operaciones Mineras, Procesamiento de Minerales y Metalurgia,

la Geometalurgia pretende mejorar el proceso de evaluacin de los recursos

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econmicos y hacerla mucho ms valedera. Adems, la Geometalurgia es totalmente

aplicable, tanto en los estudios de factibilidad como en las etapas de operacin.

La estrategia geometalrgica en el planeamiento minero y el diseo de planta se

basa en identificar las diversas propiedades del mineral que contribuyen a establecer

ms acertadamente el valor de un recurso. Esto incluye los atributos tradicionales tales

como la ley econmica de los elementos constituyentes y variables menos

tradicionales como:

Concentracin de elementos perjudiciales;

Dureza

Moliendabilidad,

Especies minerales;

Liberacin del mineral;

Recuperacin metalrgica;

Recuperacin minera;

Perforabilidad;

Fragmentacin;

Consumo de reactivos;

Caractersticas de fusin.

En la etapa de los estudios de factibilidad, la adecuada caracterizacin de

minerales combinado con el modelamiento espacial de caractersticas fsicas crticas

del mineral en el yacimiento, proporcionan elementos mucho ms valiosos para

establecer el diseo de planta. Esto reduce los riesgos asociados al desarrollo de

operaciones nuevas o el diseo de ampliaciones. Identificar plenamente el cuerpo

mineral permite identificar deficiencias en los productos y encontrar oportunidades de

bajo costo y/o alto valor.

En las etapas de operacin de planta, la Geometalurgia permite mejorar la

comunicacin entre gelogos, planificadores mineros y metalurgistas. Todas las

disciplinas trabajando juntas para comprender el valor del depsito y efectuar mejor

programacin de la extraccin de los diversos tipos de materiales. Con ello se reduce

el riesgo e incertidumbre del control de ley, minado y procesamiento.

El conocimiento completo del yacimiento que permite definir el valor real del

mineral, en trminos del producto a obtener y su costo de produccin, define por

completo el plan de minado. Al identificar los tipos de material, sus asociaciones

espaciales y sus variables de proceso, se mejora la planificacin de las operaciones y

la produccin. Un mejor conocimiento origina menor incertidumbre y menos

necesidades de modificacin de planes ante eventos inesperados.

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Se han identificado una serie de factores que necesitan concretarse para que el

tratamiento geometalrgico sea efectivo. El primero y ms importante factor para el

xito, es el de romper las tradicionales barreras entre las disciplinas profesionales:

gelogos, mineros y metalurgistas relacionados a un proyecto minero deben trabajar

en conjunto con un objetivo comn y valorar los aportes de cada uno en el proceso

integral. Ninguna de estas disciplinas individualmente tiene todas las respuestas. Por

lo tanto debe establecerse el concepto de comunicacin multilingual; es decir, todos

los profesionales involucrados deben comunicarse y entenderse en trminos

geolgicos, metalrgicos y de negocios. En segundo trmino, los equipos de proyectos

deben pensar explcitamente y constantemente en trminos de incertidumbre y riesgo.

Esta suerte de simbiosis de disciplinas mineras, debe conducir a la elaboracin de

modelos de recuperacin, los cuales pueden estar basados en pruebas de laboratorio

o piloto. Es muy recomendable que las variables metalrgicas sean medidas en la

etapa de exploracin y mapeo.

Planificacin Geometalrgica

La evaluacin geometalrgica implica cambios en los procedimientos tradicionales de

core logging. En estas se debe introducir tcnicas de evaluaciones mineralgicas

asociadas a los procesos metalrgicos, respuestas de las diversas variables

metalrgicas e introduccin de esas respuestas en la definicin de bloques

Geometalrgicos, Figura 1.

Figura 1: Bloques Geometalrgicos.

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Un bloque Geometalrgico es una porcin tridimensional de mineral de yacimiento

el cual ha sido caracterizado en cuanto sus diversas propiedades, tanto Geolgicas

como Metalrgicas. Ello permite tener el registro completo del yacimiento de modo que

el rendimiento metalrgico y su valor econmico quedan determinados mucho antes

de que el mineral ingrese a la Planta Metalrgica.

Es una premisa fundamental de la Geometalurgia que las caractersticas geolgicas

de un depsito mineral condicionan enormemente la respuesta metalrgica, lo cual a

su vez permite definir la cantidad de reservas aprovechables. El conocimiento

geolgico sobre la formacin de depsito mineral (temperatura, presin, alteraciones,

fluidos, cidos, condiciones de emplazamientos, relaciones espaciales, etc.), resulta

informacin til para liberar ms eficientemente un mineral valioso.

Por intermedio de la geologa se realizan las evaluaciones sobre las relaciones

espaciales del mineral, propiedades tales como la re-cristalizacin y alteraciones,

distribucin mineral, fracturas, etc., de lo que resulta informacin fundamental para

evaluar econmicamente un yacimiento. Esa informacin geolgica debe ser re -

evaluada y complementada con atributos de proceso metalrgico.

Para el metalurgista es importante conocer la distribucin de materiales en el

yacimiento, su variabilidad, las asociaciones mineral valioso-ganga, intensidad de

alteraciones del mineral con una perspectiva espacial de tres dimensiones, situaciones

que son bien conocidas por el gelogo.

El trabajo Geometalrgico se realiza mejor cuando el gelogo examina sus

muestras de perforacin, identifica las caractersticas minerales y con ello determina

las variables de potencial significancia en el procesamiento del mineral.

Las caractersticas metalrgicas se deben asociar con el mineral y sus

caractersticas litolgicas, e incorporar todo ello en los modelos Geometalrgicos

tridimensionales. En ltima instancia, un modelo Geometalrgico debe conducir a la

creacin de una matriz que incluya la geologa, mineraloga, condiciones de extraccin

de mina y parmetros metalrgicos que se utilizarn en el planeamiento minero y

diseo de procesos.

Esta ltima situacin, conduce a su vez a definir un plan de minado con la

perspectiva de remover hacia la Planta Metalrgica los minerales susceptibles de un

tratamiento rentable. Por ejemplo considrese dos parcelas de mineral, ambas con la

misma cantidad de mineral, Figura 2. De la primera parcela se puede procesar 100

ton/hr con una recuperacin metalrgica del 75 %. De la segunda parcela se puede

procesar 110 ton/hr con una recuperacin metalrgica del 72 %. Ambas parcelas son

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rentables; es decir, cubren todo el costo de procesamiento mineral, administracin y

comercializacin. Desde una perspectiva de tiempo-valor, la segunda parcela

proporciona mayor valor en tanto que consigue mayor cantidad de tratamiento aunque

la recuperacin sea menor.

Figura 2: Plan Geometalrgico y su puesta en marcha.

Esta estrategia, que considera fundamentalmente la maximizacin de la

recuperacin del metal valioso por unidad de tiempo, es la base de los esquemas de

optimizacin y que hace uso del concepto Geometalrgico.

En la Tabla 1 y Figura 1 se sintetiza algunos de los aportes de cada una de las

disciplinas que participan en la actividad minera. El xito de un modelo geometalrgico

implica la creacin de una matriz que incluya las variaciones geolgicas, mineralgicas

y pruebas de rendimiento, informacin que ser utilizada en el planeamiento de

minado y el diseo general.

En trminos generales, la caracterizacin del mineral es la cuantificacin de la

informacin fsica obtenida de muestras que representan un cuerpo mineralizado. La

informacin recopilada como parte de un programa de caracterizacin de mineral

proporciona la base objetiva para el abordaje del mapeo geometalrgico. La

planificacin exitosa de una mina requiere informacin proveniente de varias

disciplinas diferentes (geologa, qumica, mineraloga) o de parmetros (propiedades

fsicas, respuesta metalrgica y mediciones geotcnicas), Figura 3.

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Tabla 1: Aportes de las diversas disciplinas en el desarrollo del Modelo

Geometalrgico.

Disciplina Parmetro Pruebas posibles

Geologa Relaciones de campo Mapeo, perforacin, inclinacin

Qumica Ley de mineral Anlisis

Mineraloga

Zonamiento

Identificacin de los minerales, asociacin, tamao,

textura e informacin de liberacin, disponible va

Microscopa Electrnica.

Propiedades

Fsicas

Dureza - Molienda ndices de Trabajo (Bond Work Index), la Prueba por

Cada de Peso JK, ndiceSPI, prueba de molino de 18"

MacPherson

Respuesta

Metalrgica

Recuperacin

Cintica de flotacin, pruebas por ciclos bloqueados, oro

GRG, Pruebas de hundimiento/flotacin, pruebas de

lixiviacin en botella.

Medidas

Geotcnicas

Preparacin del Sitio,

Revisin del

Medioambiente

Densidad de suelos, flujo de aguas freticas, estabilidad

de taludes

Figura 3: Disciplinas y su interaccin en la caracterizacin Geometalrgica.

Importancia de la Mineraloga

Los estudios geolgicos contribuyen con las relaciones de campo, incluyendo la

estructura; los estudios geoqumicos contribuyen con la ley del mineral; la mineraloga

contribuye con el zonamiento y texturas de la mineralizacin. Las propiedades fsicas,

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particularmente la dureza, molienda controlada y la respuesta metalrgica definen la

recuperacin; mientras que los estudios geotcnicos son importantes para los

objetivos medioambientales y la planificacin en el sitio

De modo preponderante, la Geometalurgia integra la informacin Mineralgica en el

proceso de planificacin de un proyecto y en las pruebas metalrgicas rutinarias,

creando as un sistema que genera informacin mientras dure el proyecto minero.

La literatura tcnica es abundante en relacionar situaciones como estas:

Los cambios mnimos en asociaciones cobre roca (alteracin mineralgica)

pueden afectar significativamente la eficiencia de molienda, el curado, la

aglomeracin, el consumo de cido, la extraccin de cobre, disolucin de

impurezas.

La gran variabilidad de la textura del mineral es un factor que afecta

significativamente la recuperacin por flotacin del mineral cobre plomo zinc.

La naturaleza compleja de minerales de baja ley hace que los tradicionales

mtodos de lixiviabilidad en cianuro y liberacin de partcula no correspondan a una

recuperacin esperada.

La Mineraloga Cuantitativa, o Mineraloga de Procesos, se usa intensivamente

para estimar la metodologa del proceso, requerimientos de tamao de molienda,

necesidades de reactivos, etc., para as concluir con una evaluacin muy anticipada a

las pruebas piloto necesarias.

El rol de la Mineraloga de Procesos es el de predecir la respuesta metalrgica de

los materiales a procesar. La Geometalurgia entonces hace uso intensivo de la

Mineraloga de Procesos, la cual se enfoca hacia el diseo de Diagramas de Flujo de

Proceso.

Aspecto muy importante a considerar por la Mineraloga de Procesos, es la

comprensin de las relaciones que se dan entre mineral valioso y ganga mineral. Es

evidente que los componentes de ganga son los ms abundantes en cualquier

depsito mineral. Consecuentemente las interacciones entre estos dos componentes

(mineral valioso ganga) cumplen un rol preponderante en la respuesta metalrgica

de procesamiento. Dicho de otra manera, sostener mtodos de procesos de minerales,

basados en el anlisis qumico y sin considerar efectivamente las interacciones

mineralgicas, sostiene una condicin muy vulnerable y de alto riesgo de ineficiencia.

Los minerales de ganga son componentes mineralgicos altamente importantes al

momento de evaluar aspectos crticos como:

Consumo de energa en los procesos de reduccin de tamao;

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Niveles de recuperacin metlica;

Consumo de reactivos;

Permeabilidad;

Etc.

De esto resulta que es necesario prestar tanto o ms atencin a la ganga que al

mismo mineral valioso.

Por todo lo sealado, la Geometalurgia, una disciplina incipiente, est destinada a

convertirse en una herramienta importantsima en el trabajo de optimizar el trabajo

integro de explotacin de minerales.

Formacin acadmica en Geometalurgia

Es evidente que los centros de enseanza en especialidades relacionadas la minera,

(Ingenieras Geolgica, Minera y Metalrgica) dedican sus contenidos a formar

especialistas en cada una de esas disciplinas con el mayor nfasis puesto en instruir

en temas propios de cada especialidad. En general, dentro de los programas de

instruccin de cada especialidad, se desarrollan algunos cursos de cada una de las

otras especialidades, pero sin establecer el sentido integrador que s se considera en

la Geometalurgia.

Consecuencia de esto, cada especialista trabaja en funcin de las necesidades de

cada rea, ya sea, en ubicar el mineral en el espacio terrestre, extraerlo en cantidades

planificadas y procesarlo con el mayor beneficio econmico. No es muy comn

encontrar coordinaciones y planificacin de largo o mediano plazo entre esas tres

reas, lo cual es reflejo de que cada especialista desconoce mucho de la esencia de

las otras especialidades.

Entonces, el especialista geometalrgico debe tener un conocimiento lo

suficientemente profundo de cada una de esas tres especialidades que le permita, de

modo primordial, elaborar los modelos geometalrgicos.

La Geometalurgia, siendo una disciplina de carcter transversal en minera, es

accesible a cualquier profesional minero; ms an, son estos profesionales con sus

propias especialidades los que pueden comprender y aplicar de mejor manera los

conceptos geometalrgicos. Su instruccin debe abarcar la Geologa en aspectos que

le permita conocer los antecedentes y caractersticas de formacin del mineral, lo que

es un aspecto de significativa trascendencia en el comportamiento del mineral en la

planta metalrgica. El conocimiento de los procesos metalrgicos que son los que dan

lugar a la obtencin del producto final de todas las operaciones mineras, que incluya

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los principios bsicos de los procesos metalrgicos, desarrollo tecnolgico reciente y

metodologas de diseo de procesos y de plantas metalrgicas. Siendo estas las

disciplinas de base, tanto Gelogos como Metalurgistas, e incluso Mineros, debe

poseer suficiente conocimiento en ellas, ante la necesidad de aplicar la Geometalurgia.

Un buen dominio y aplicacin de la Mineraloga de Procesos es fundamental para

integrar a la Geologa y a la Metalurgia. La caracterizacin mineralgica del mineral en

el yacimiento y la influencia de estas caractersticas en la respuesta metalrgica

constituye la pieza central de la definicin de los bloques geometalrgicos.

Alrededor de esos ejes centrales, se ubican herramientas de apoyo, tales como:

La Geoestadstica, necesaria para poder ubicar espacialmente los bloques

minerales;

La Termodinmica Metalrgica, que es el sustento terico de los procesos qumico

metalrgicos.

Las tcnicas de valorizacin de yacimientos y de procesos, vital para definir la

viabilidad econmica de la actividad minera en su conjunto.

La planificacin minera, que permite orientar la extraccin del mineral en funcin de

las conveniencias tcnico econmicas;

Metodologas de Modelamiento Geometalrgico, que permite definir los bloques

geometalrgicos que incluya todos los atributos correspondientes a la geologa,

mineraloga y metalurgia de cada bloque mineral.

Metodologas de Modelamiento Metalrgico, que permiten sintetizar

matemticamente el proceso metalrgico y manipular los valores de variables de

proceso con fines de optimizacin;

El tema medioambiental y las aplicaciones de estadsticas son de utilidad

complementaria en todo aquel contexto.

El establecimiento y desarrollo de programas en Geometalurgia a nivel de posgrado

es la mejor manera de iniciar el desarrollo de esta disciplina en los centros de

educacin superior.