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!