IMPLANTACIÓN DE NUEVA TECNOLOGÍA EN PROCESOS

GRAVIMÉTRICOS EN LA MINA SAN RAFAEL- MINSUR S.A.

Francisco Castro – Jefe de Operaciones de Planta Concentradora

Minsur S.A.

1. EVOLUCIÓN HISTÓRICA DE LA PLANTA CONCENTRADORA

En 1962, The Lampa Mining Co. Ltda. construye la planta concentradora en el

nivel 4730 m.s.n.m., con la finalidad de concentrar minerales de cobre de 7% -

9%. La capacidad de tratamiento fue de 85 TMSD. En 1965 se determina la

presencia ínfima de casiterita y se inicia la concentración de ésta.

Minsur Sociedad Limitada, en 1969 instala la planta concentradora en el nivel

4533 m.s.n.m. con una capacidad de tratamiento de 350 TMSD.

En 1977, bajo la razón social de Minsur Sociedad Anónima, comienza a tener

auge rápidamente la planta concentradora; es así que en marzo de 1981 se

incrementó el tratamiento a 600 TMSD.

En junio de 1983 entra en operación la planta de flotación de casiterita,

tratando relaves gravimétricos de mesas.

En octubre de 1986 se deja de concentrar cobre, dedicándose exclusivamente

al tratamiento de los minerales de estaño. En enero de 1991 entra en operación

la planta gravimétrica de JIGS. En junio de 1994 se incrementa el tonelaje de

tratamiento a 1100 TMSD, y en marzo de 1996 nuevamente se incrementa el

tratamiento a 1500 TMSD.

Finalmente, en octubre de 1999 se realiza la última ampliación para un

tratamiento de 2500 TMSD.

2. ESTADÍSTICAS

2.1. Mineral Tratado

2.2. Leyes de Cabeza

GRAFICO N° 1

0100000200000300000400000500000600000700000800000900000

1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002AÑOS

T.M

.S.

MINERALTRATADO

GR AFIC O N ° 2

0.51.01.52.02.53.03.54.04.55.05.56.06.57.0

1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002

AÑ OS

LE

Y (

%S

n) LE YE S D E

C A B E ZA (% S n)

2.3. Concentrados Producidos

2.4. Leyes de los Concentrados Producidos

GRAFICO N° 4

32343638404244464850525456

1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002AÑOS

LE

Y (

%S

n)

Concentradogravimetria

Concentradoflotacion

ConcentradoTotal

GRAFICO N° 3

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

80000

1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002AÑOS

T.M

.S. Concentrado

gravimetria

Concentradoflotacion

Concentradototal

2.5. Recuperaciones

3. IMPLANTACIÓN DE NUEVA TECNOLOGÍA EN PROCESOS

GRAVIMÉTRICOS

3.1. Descripción del Jig Kelsey (Figura N° 1)

ALIMENTO

RELAVE

CONCENTRADO

CAMA

ZARANDAAGUA

COMPARTIMIENTODE AGUA

GRAFICO N° 5

010

2030

405060

7080

90100

1988 1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002AÑOS

RE

CU

PE

RA

CIO

N(%

)

Recuperacióngravimetria

Recuperaciónflotación

RecuperaciónTotal

ZONAS DEL JIGKELSEY

GIRO Y PULSACION

GIRO

ESTACIONARIO

3.2. Principios Metalúrgicos

El diseño radical del Jig centrífugo Kelsey toma un Jig convencional y le da el

efecto de una centrífuga permitiendo la generación de densidad de fuerza de

100 veces la gravedad.

La generación de la fuerza centrífuga se logra por medio del control de la

velocidad variable del rotor giratorio del Jig centrífugo. Dentro del rotor se gira

coaxialmente una malla de forma cilíndrica junto con el rotor; la malla está

alineada dentro junto con la cama. La pulpa alimentada pasa por la tubería

central fija y es distribuida por encima de la base de la cama. Las partículas

sólidas alimentadas son aceleradas hacia la cama debido a la aparente fuerza

gravitacional. Continuamente se eleva la cama debido al desplazamiento por la

alimentación entrante. A aquellas partículas cuyas densidades específicas

exceden a la del material de la cama se les permite asentarse en la misma. Los

minerales más pesados pasan por la cama llegando a los cajones de los

concentrados. Los minerales más livianos que no pueden asentarse en la cama

serán descargados por la parte superior del anillo de la malla de retención de la

cama hacia el relave.

La operación de sedimentación obstaculizada dentro de la cama no sólo está

acentuada por la fuerza centrífuga sino también por la pulsación de la cama.

Las ondas de choque producidas por la pulsación dilatan la cama, permitiendo

que los minerales ingresen a la cama, de igual forma acentúan las diferentes

velocidades de aceleración entre las partículas de densidad específica que

difieren entre sí.

3.3. Variables Metalúrgicas que Afectan el Rendimiento de la Máquina

a. Relacionadas a la alimentación

- Tipo de alimentación.

- Densidad de alimentación.

- Capacidad de alimentación.

- Distribución del tamaño de alimentación, gravedad específica de los

minerales por ser separados.

b. Parámetros de la máquina

- Velocidad de giro.

- Frecuencia de pulsación.

- Stroke.

- Tipo de cama.

- Profundidad de la cama.

- Tamaño de orificio de la malla.

- Flujo y presión de adición de agua de pulsación.

3.4. Controles Metalúrgicos

3.4.1. El efecto de la alimentación: tamaño, ley del mineral, densidad y ronelaje

a. Tamaño de alimentación

- Fino (-38um)

- Medianamente fino (+38um ~ 75um)

- Medianamente grueso (+75um ~ 425um)

- Grueso (+425um)

Para diferentes tamaños de alimentación se debe tener en cuenta lo siguiente:

Descripción Giro Pulsación Stroke

Bajo 160~180 rpm 1400~1600 ppm 1.8~2.2 mm

Medio 180~220 rpm 1600~1800 ppm 2.2~2.6 mm

Alto 220~250 rpm 1800~2000 ppm 2.6~3.2 mm

DescripciónGiro(rpm)

Pulsación(ppm)

Stroke(mm)

Mineral valioso de fino a medianamentefino, con ganga media fina y fina gruesa Alto Media alta BajoMineral valioso medianamente fino amedianamente grueso, con ganga fina -gruesa

Alto Media alta Media alta

Mineral valioso grueso Bajo medio Baja-alta alto

b. Ley del mineral

Considerando que los parámetros del Jig no se alteran, un incremento en

la ley de alimentación dará como resultado un incremento en la ley del

concentrado.

c. Densidad

- Densidad de alimentación entre 35% - 40% de sólido, no exceder 50%

de sólido.

- Densidad en la descarga de los concentrados, no exceder 20% de

sólidos.

d. Tonelaje

Un incremento en el tonelaje de alimentación con una ley del mineral y

densidad constante, la recuperación disminuirá.

3.4.2. El efecto del agua de pulsación

a. Efecto del agua de pulsación en minerales finos

Altos niveles de exceso de agua de pulsación dan como resultado el

lavado de mineral fino a los relaves y baja recuperación. Los niveles bajos

de exceso de agua de pulsación incrementan la recuperación, en tanto

que la ley disminuye.

b. Efecto del agua de pulsación en minerales gruesos

Por lo general, al tratar mineral valioso grueso y la ganga fina, puede

añadirse agua de pulsación.

TAMAÑO DEL MINERAL VALIOSO

(um)

EXCESO DE AGUA DE PULSACION

(L / min)

0 ~ 38 50 ~ 80

38 ~ 150 70 ~ 100

150 ~ 425 80 ~ 120

+ 425 80 ~ 200

3.4.3. El efecto de la frecuencia de giro

Un incremento en la velocidad de giro del Jig tendrá los siguientes efectos

físicos:

a. Un mayor campo gravitatorio evidente en la superficie de la cama.

b. Cama más ajustada.

c. Un mayor desaguado del alimento en la superficie de la cama.

d. Menor tiempo de permanencia de las partículas dentro del Jig.

e. Menor efectividad de pulsación a velocidad de giro crítico.

f. Mayores pulsaciones efectivas por minuto.

Es importante ajustar todos los otros parámetros del Jig y dejarlos

constantes, mientras se varía la velocidad de giro.

3.4.4. El efecto de la frecuencia de pulsación

a. Dilatan la cama.

b. Separación de minerales de densidades específicas diferentes dentro

de la cama.

3.4.5. El efecto del stroke

Mientras que la frecuencia de pulsación da el numero de oscilaciones

para una partícula en la cama, el stroke da una indicación en cuanto al

desplazamiento que dicha partícula experimenta por oscilación.

El stroke puede ajustarse en el rango de 0 ~ 3.2 mm. Por lo general,

cuanto más grueso sea el mineral por concentrar, más largo será el stroke.

3.4.6. Efecto de la malla ciega

- Pérdida de recuperación.

- Exceso de esfuerzo en el mecanismo de pulsación en el diafragma del Jig.

- Disminuye la eficiencia de separación y la ley del concentrado.

3.4.7. Efecto de la profundidad, distribución de tamaño, forma, deterioro y

densidad específica de la cama

a. Profundidad de la cama

Incrementando la profundidad de la cama resultará en un incremento en

la separación, usualmente se produce menor cantidad de concentrado.

b. Distribución de tamaño

La distribución del tamaño de la cama debe parecerse a la distribución del

tamaño del mineral valioso en el alimento, con la condición de que el

tamaño de mineral sea menor. Ejemplo:

MINERAL

ALIMENTADO

MINERAL

VALIOSO

ABERTURA

MALLA

RANGO CAMA

(micras)

0 ~ 425 um 0 ~ 425 um 425 um 600 ~ 1200 um

c. Forma

Las partículas de la cama deben ser esféricas para tener menor fricción

entre las partículas de la cama y el concentrado.

d. Deterioro

La contribución del deterioro de la cama al encegamiento de la malla debe

ser minimizada, será permanentemente clasificado en los rangos

establecidos.

e. Densidad específica

La densidad específica del material de cama debe encontrarse dentro del

rango de los minerales por ser separados; esto es, menor que el

concentrado buscado y mayor que los minerales ganga. Cuanto mayor

sea la diferencia entre la densidad específica de la cama y el material

ganga, tanto mayor será la separación.

4. PRUEBAS METALÚRGICAS CON EL JIG KELSEY EN SAN RAFAEL CON CONCENTRADOS GRAVIMÉTRICOS

4.1. Parámetros de Trabajo del Jig Kelsey Durante la Prueba

DESCRIPCIONPESO

(%)

LEY

(%Sn)

RECUP

(%)

GIRO

(Hz)

PULSO

(Hz)

STROKE

(mm)

ABERTURA

MALLA

(um)

TIPO

CAMA

TAMAÑO

CAMA

(um)

AGUA

(Lts / min)

CONC.

RELAVE

ALIMENTO

71.4

28.6

100

54.00

14.35

42.68

90.4 35 40 2.8 425 Magnetita 500 ~ 710 10

CONC.

RELAVE

ALIMENTO

42.00

58.00

100

69.88

11.16

35.8

81.9 35 40 2.8 425 Magnetita 500 ~ 710 12

CONC.

RELAVE

ALIMENTO

74.1

25.9

100

52.69

15.47

43.04

90.7 35 45 2.8 425 Magnetita 500 ~ 710 10

CON.

RELAVE

ALIMENTO

63.4

36.60

100

72.39

6.08

48.11

95.4 35 40 2.8 425 Magnetita 500 ~ 710 12

CONC.

RELAVE

ALIMENTO

56.8

43.2

100

73.45

17.50

49.30

84.7 35 40 2.8 425 Magnetita 500 ~ 710 6.5

CONC.

RELAVE

ALIMENTO

56.5

43.5

100

73.22

14.50

47.68

86.8 33 38 2.8 425 Magnetita 500 ~ 710 6.5

4.2. Distribución del Análisis Granulométrico de los Concentrados Antes y

Después del Jig Kelsey

4.3. Recuperaciones por Tamaños en el Jig Kelsey

GRAFICO N° 7

65.0

70.0

75.0

80.0

85.0

90.0

95.0

100.0

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450

ABERTURA (micras)

REC

UPE

RAC

ION

(%)

RECUPERACION(93.62%)

GRAFICO N° 6

40

45

50

55

60

65

70

75

80

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450ABERTURA (micras)

LEYE

S (%

Sn)

%Sn SINJIGKELSEY(51.7%Sn)

%Sn CONJIGKELSEY(65.2%Sn)

4.4. Situación Actual del Circuito (Figura N° 2)

2.896 m3 / hr

5.646 m3 / hr

A ESPESADOR DE 40'Ø - I

CONCENTRADO FINAL

ALIMENTO PARA FLOTACION DE

SULFUROS , CASITERITA

15.00 0.3223.9666.00

0.424160.6394.04 56.04

200.48 0.59052.0893.40

39.85 0.16636.1390.91

29.277200.7322.22 52.06

3.320160.6366.84 56.04

6.05 36.1125.95740.10

0.05 32.4520.1450.25

����������������������������� ������������������������������������������ �����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

CONCENTRADOS GRAVIMETRICOS DE JIGS + MESAS

(Producto remolido) + ESPES. 40'Ø - I215.73 29.599

48.7223.29

22.22 36.135.81239.85

0.25 28.68732.450.04

CIRCUITO DE FLOTACION SULFUROS GRAVIMETRIA Y FILTROS

SITUACION ACTUAL DE LA PLANTA CONCENTRADORA SAN RAFAEL-MINSUR

AGUA(m3/hr)%SOLIDO

T.M.S.D.

%Sn

LEYENDA

4.5. Circuito Propuesto con el Jig Kelsey (Figura N° 3)

3.980 m3 / hr

3.178 m3 / hr

2.142 m3 / hr

4.293 m3 / hr

CONCENTRADO FINAL

concentrado

relave

��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������

CONCENTRADOS GRAVIMETRICOS DE JIGS + MESAS

(Producto remolido) + ESPES. 40'Ø - I

27.80 0.5974.6665.99

228.53 19.37648.5032.95

0.345129.8094.00 69.86

159.8 0.48465.2293.22

30.00 0.13945.1790.00

2.487129.8068.5 69.86

4.43230.0022.00 45.17

0.20 29.68142.150.03

40.73 19.17412.808.13

19.17440.738.13 12.80

40.48 0.75812.8168.99

36.60160.0015.41 65.20

40.48 3.93612.8130.00

200.73 18.77954.5730.81

0.06 11.1818.4160.25

������������������������������������������������������������

������������������������������������������

ALIMENTO PARA FLOTACION DE

SULFUROS , CASITERITA

A ESPESADOR DE 40'Ø - I

0.45 54.53224.940.03

30.20 34.11345.153.56

RELAVE MESAS

12.89 2.607.40326.28

14.20 2.88931.7117.00

6.356 m3 / hr

27 m3 / hr

6.015 m3 / hr

CIRCUITO DE FLOTACION SULFUROS GRAVIMETRIA Y FILTROS

PROPUESTA CON EL JIG KELSEY DE LA PLANTA CONCENTRADORA SAN RAFAEL-MINSUR

AGUA(m3/hr)%SOLIDO

T.M.S.D.

%Sn

LEYENDA

5. EVALUACIÓN ECONÓMICA

5.1. Inversión

INGENIERÍA COSTO US$

Básica 4000.00

De detalle 4000.00

Supervisión 8000.00

MAQUINARIA

Jig Kelsey J1300 MK2 314882.88

Molino de bolas 4' x 4' 26082.00

Clasificador helicoidal 36"Ø 23800.00

Bomba SRL 4" x 3" (04) 20400.00

Bomba SRL 1 1/2" x 1" (02) 6636.00

Zaranda Sizetec 24934.80

Bomba peristáltica SP50 (02) 18905.00

OBRAS CONSTRUCCIÓN CIVIL

Bases y cimentaciones 39283.02

Edificios metálicos 43000.00

Grúa puente de 4 Ton. 16572.00

Grúa monoriel de 3.2 Ton. 7431.00

INSTALACIÓN MECÁNICA

De maquinaria y equipo 20000.00

De sumideros, chutes, etc. 6000.00

De tuberías y accesorios 6000.00

INSTALACIÓN ELÉCTRICA

Tableros de protección y mando 15640.00

Cables de acometida, conduitts

(medio de instalación) e instrumentación 8000.00

Pruebas y puesta en marcha 2000.00

TOTAL 615566.70

5.2. Costos de Operación US$ / AÑO

ENERGIA ELECTRICA (105.Kw-hr) 35343.00

MANO DE OBRA (01 operador por turno) 40000.00

MANTENIMIENTO

Over haul , materiales 17200.00

Repuestos 7410.00

Mano de obra 6000.00

CONSUMIBLES

Magnetita 5500.00

Forros y bolas 6000.00

Imprevistos 11745.30

TOTAL 129198.30

5.3. Características de los Concentrados Antes del Cambio, Balance Anual

Mineral tratado 827500.00

Ley de cabeza %Sn 5.20

Concentrados gravimétricos 67103.31

Ley concentrado %Sn 51.30

Finos en concentrados gravimétricos 34424.00

Costo de transporte US$ / Ton 47.20

Costo total US$ / Ton 3167276.23

5.4. Características de los Concentrados Después del Cambio, Balance Anual

Mineral tratado 827500.00

Ley de cabeza %Sn 5.20

Concentrados gravimétricos 52960.00

Ley concentrado %Sn 65.00

Finos en concentrados gravimétricos 34424.00

Costo de transporte US$ / Ton 47.20

Costo total US$ / Ton 2499712.00

5.5. Flujo de Caja

Ingresos US$ / año 667564.23

Costo de operación US$ / año 129198.30

Utilidad bruta US$ / año 538365.93

Utilidad neta US$ / año 325905.20

Tasa de descuento % 10.00

Vida del proyecto año 10.00

Valor actualizado neto US$ / año 2002546.38

Tiempo de recuperación de la inversión años 2.20

6. CONCLUSIONES

a) La instalación del circuito del Jig Kelsey tiene por objeto incrementar las

leyes de los concentrados a rangos de 65% ~ 67% Sn, pero sin afectar la

recuperación total programada de 89%.

b) Debido al diseño de la abertura de la malla del Jig, que es de 0.6 mm, los

concentrados deben molerse 100% -0.5 mm, lo que ocasionará una mayor

polución de finos.

c) El Jig Kelsey J1300 MK2 tiene una capacidad de tratamiento de 25 TMSPH;

el circuito diseñado actualmente tratando los relaves de las celdas de

sulfuros alcanza 8.364 TMSPH. Se tiene la alternativa de tratar los

concentrados en el Jig Kelsey antes de flotar los sulfuros, siendo el

tratamiento de 8.989 TMSPH.

d) Al realizar la evaluación económica, referida únicamente al transporte de

concentrados, se tiene una inversión de US$615566.70, siendo el tiempo de

retorno de 2.2 años. Adicionalmente a esto se tiene un ahorro en los

envases para transportar, sacos big bag, personal para el manipuleo de

concentrados. De igual forma se tiene un aporte para la fundición, ya que

incrementará la capacidad de tratamiento.

BIBLIOGRAFÍA

a) Reportes anuales, superintendencia planta concentradora-San Rafael.

b) Pruebas piloto con Jig Kelsey J200 planta concentradora San Rafael -David

Geraghty - Geologics - 28 julio del 2000.

c) Manual operativo Jig centrifugo Kelsey J1300MK2 Geologics Pty Ltd.

d) Highly efficient enhanced gravity separation the Kelsey centrifuga jig D.

Geraghty.